Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.19
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.19 2019/02/07 10:58:45 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 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     81 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     82 		printf("| -> %s: sel=0x%lx base=%p, limit=%p, P=%d, D=%d L=%d\n",
     83 		    segnames[i],
     84 		    state.segs[i].selector,
     85 		    (void *)state.segs[i].base,
     86 		    (void *)state.segs[i].limit,
     87 		    state.segs[i].attrib.p, state.segs[i].attrib.def32,
     88 		    state.segs[i].attrib.lng);
     89 	}
     90 	printf("| -> MSR_EFER=%p\n", (void *)state.msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     91 	printf("| -> CR0=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     92 	printf("| -> CR3=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     93 	printf("| -> CR4=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
     94 	printf("| -> CR8=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
     95 	printf("| -> CPL=%p\n", (void *)state.misc[NVMM_X64_MISC_CPL]);
     96 
     97 	return 0;
     98 }
     99 
    100 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    101 
    102 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    103 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    104 
    105 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    106 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    107 
    108 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    109 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    110 
    111 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    112 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    113 
    114 #define CR3_FRAME_32BIT	PG_FRAME
    115 
    116 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    117 
    118 static int
    119 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    120     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    121 {
    122 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    123 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    124 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    125 
    126 	/* We begin with an RWXU access. */
    127 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    128 
    129 	/* Parse L2. */
    130 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    131 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    132 		return -1;
    133 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    134 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    135 	if ((pte & PG_V) == 0)
    136 		return -1;
    137 	if ((pte & PG_u) == 0)
    138 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    139 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    140 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    141 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    142 		return -1;
    143 	if (pte & PG_PS) {
    144 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    145 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    146 		return 0;
    147 	}
    148 
    149 	/* Parse L1. */
    150 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    151 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    152 		return -1;
    153 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    154 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    155 	if ((pte & PG_V) == 0)
    156 		return -1;
    157 	if ((pte & PG_u) == 0)
    158 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    159 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    160 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    161 	if (pte & PG_PS)
    162 		return -1;
    163 
    164 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    165 	return 0;
    166 }
    167 
    168 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    169 
    170 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    171 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    172 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    173 
    174 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    175 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    176 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    177 
    178 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    179 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    180 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    181 
    182 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    183 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    184 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    185 
    186 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    187 
    188 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    189 
    190 static int
    191 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    192     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    193 {
    194 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    195 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    196 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    197 
    198 	/* We begin with an RWXU access. */
    199 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    200 
    201 	/* Parse L3. */
    202 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    203 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    204 		return -1;
    205 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    206 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    207 	if ((pte & PG_V) == 0)
    208 		return -1;
    209 	if (pte & PG_NX)
    210 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    211 	if (pte & PG_PS)
    212 		return -1;
    213 
    214 	/* Parse L2. */
    215 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    216 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    217 		return -1;
    218 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    219 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    220 	if ((pte & PG_V) == 0)
    221 		return -1;
    222 	if ((pte & PG_u) == 0)
    223 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    224 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    225 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    226 	if (pte & PG_NX)
    227 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    228 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    229 		return -1;
    230 	if (pte & PG_PS) {
    231 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    232 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    233 		return 0;
    234 	}
    235 
    236 	/* Parse L1. */
    237 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    238 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    239 		return -1;
    240 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    241 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    242 	if ((pte & PG_V) == 0)
    243 		return -1;
    244 	if ((pte & PG_u) == 0)
    245 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    246 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    247 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    248 	if (pte & PG_NX)
    249 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    250 	if (pte & PG_PS)
    251 		return -1;
    252 
    253 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    254 	return 0;
    255 }
    256 
    257 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    258 
    259 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    260 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    261 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    262 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    263 
    264 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    265 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    266 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    267 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    268 
    269 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    270 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    271 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    272 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    273 
    274 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    275 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    276 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    277 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    278 
    279 #define CR3_FRAME_64BIT	PG_FRAME
    280 
    281 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    282 
    283 static inline bool
    284 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    285 {
    286 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    287 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    288 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    289 }
    290 
    291 static int
    292 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    293     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    294 {
    295 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    296 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    297 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    298 
    299 	/* We begin with an RWXU access. */
    300 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    301 
    302 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    303 		return -1;
    304 
    305 	/* Parse L4. */
    306 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    307 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva) == -1)
    308 		return -1;
    309 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    310 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    311 	if ((pte & PG_V) == 0)
    312 		return -1;
    313 	if ((pte & PG_u) == 0)
    314 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    315 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    316 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    317 	if (pte & PG_NX)
    318 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    319 	if (pte & PG_PS)
    320 		return -1;
    321 
    322 	/* Parse L3. */
    323 	L3gpa = (pte & PG_FRAME);
    324 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    325 		return -1;
    326 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    327 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    328 	if ((pte & PG_V) == 0)
    329 		return -1;
    330 	if ((pte & PG_u) == 0)
    331 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    332 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    333 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    334 	if (pte & PG_NX)
    335 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    336 	if (pte & PG_PS) {
    337 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    338 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    339 		return 0;
    340 	}
    341 
    342 	/* Parse L2. */
    343 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    344 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    345 		return -1;
    346 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    347 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    348 	if ((pte & PG_V) == 0)
    349 		return -1;
    350 	if ((pte & PG_u) == 0)
    351 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    352 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    353 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    354 	if (pte & PG_NX)
    355 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    356 	if (pte & PG_PS) {
    357 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    358 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    359 		return 0;
    360 	}
    361 
    362 	/* Parse L1. */
    363 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    364 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    365 		return -1;
    366 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    367 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    368 	if ((pte & PG_V) == 0)
    369 		return -1;
    370 	if ((pte & PG_u) == 0)
    371 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    372 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    373 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    374 	if (pte & PG_NX)
    375 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    376 	if (pte & PG_PS)
    377 		return -1;
    378 
    379 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    380 	return 0;
    381 }
    382 
    383 static inline int
    384 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    385     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    386 {
    387 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    388 	uint64_t cr3;
    389 	size_t off;
    390 	int ret;
    391 
    392 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    393 		/* No paging. */
    394 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    395 		*gpa = gva;
    396 		return 0;
    397 	}
    398 
    399 	off = (gva & PAGE_MASK);
    400 	gva &= ~PAGE_MASK;
    401 
    402 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    403 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    404 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    405 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    406 
    407 	if (is_pae && is_lng) {
    408 		/* 64bit */
    409 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    410 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    411 		/* 32bit PAE */
    412 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, has_pse,
    413 		    prot);
    414 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    415 		/* 32bit */
    416 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    417 	} else {
    418 		ret = -1;
    419 	}
    420 
    421 	if (ret == -1) {
    422 		errno = EFAULT;
    423 	}
    424 
    425 	*gpa = *gpa + off;
    426 
    427 	return ret;
    428 }
    429 
    430 int
    431 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    432     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    433 {
    434 	struct nvmm_x64_state state;
    435 	int ret;
    436 
    437 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    438 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    439 	if (ret == -1)
    440 		return -1;
    441 
    442 	return x86_gva_to_gpa(mach, &state, gva, gpa, prot);
    443 }
    444 
    445 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    446 
    447 static inline bool
    448 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    449 {
    450 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    451 }
    452 
    453 static inline bool
    454 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    455 {
    456 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng != 0);
    457 }
    458 
    459 static inline bool
    460 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    461 {
    462 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    463 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 1);
    464 }
    465 
    466 static inline bool
    467 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    468 {
    469 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    470 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 0);
    471 }
    472 
    473 static int
    474 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    475 {
    476 	uint64_t limit;
    477 
    478 	/*
    479 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    480 	 * tiring.
    481 	 */
    482 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    483 		goto error;
    484 	}
    485 
    486 	limit = (seg->limit + 1);
    487 	if (__predict_true(seg->attrib.gran)) {
    488 		limit *= PAGE_SIZE;
    489 	}
    490 
    491 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    492 		goto error;
    493 	}
    494 
    495 	return 0;
    496 
    497 error:
    498 	errno = EFAULT;
    499 	return -1;
    500 }
    501 
    502 static inline void
    503 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    504 {
    505 	*gva += seg->base;
    506 }
    507 
    508 static inline uint64_t
    509 size_to_mask(size_t size)
    510 {
    511 	switch (size) {
    512 	case 1:
    513 		return 0x00000000000000FF;
    514 	case 2:
    515 		return 0x000000000000FFFF;
    516 	case 4:
    517 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    518 	case 8:
    519 	default:
    520 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    521 	}
    522 }
    523 
    524 static uint64_t
    525 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    526 {
    527 	uint64_t mask, cnt;
    528 
    529 	mask = size_to_mask(adsize);
    530 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    531 
    532 	return cnt;
    533 }
    534 
    535 static void
    536 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    537 {
    538 	uint64_t mask;
    539 
    540 	/* XXX: should we zero-extend? */
    541 	mask = size_to_mask(adsize);
    542 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    543 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    544 }
    545 
    546 static int
    547 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    548     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    549 {
    550 	struct nvmm_mem mem;
    551 	nvmm_prot_t prot;
    552 	gpaddr_t gpa;
    553 	uintptr_t hva;
    554 	bool is_mmio;
    555 	int ret, remain;
    556 
    557 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    558 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    559 		return -1;
    560 	}
    561 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    562 		errno = EFAULT;
    563 		return -1;
    564 	}
    565 
    566 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    567 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    568 	} else {
    569 		remain = 0;
    570 	}
    571 	size -= remain;
    572 
    573 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    574 	is_mmio = (ret == -1);
    575 
    576 	if (is_mmio) {
    577 		mem.data = data;
    578 		mem.gpa = gpa;
    579 		mem.write = false;
    580 		mem.size = size;
    581 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    582 	} else {
    583 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    584 	}
    585 
    586 	if (remain > 0) {
    587 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva + size,
    588 		    data + size, remain);
    589 	} else {
    590 		ret = 0;
    591 	}
    592 
    593 	return ret;
    594 }
    595 
    596 static int
    597 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    598     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    599 {
    600 	struct nvmm_mem mem;
    601 	nvmm_prot_t prot;
    602 	gpaddr_t gpa;
    603 	uintptr_t hva;
    604 	bool is_mmio;
    605 	int ret, remain;
    606 
    607 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    608 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    609 		return -1;
    610 	}
    611 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    612 		errno = EFAULT;
    613 		return -1;
    614 	}
    615 
    616 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    617 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    618 	} else {
    619 		remain = 0;
    620 	}
    621 	size -= remain;
    622 
    623 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    624 	is_mmio = (ret == -1);
    625 
    626 	if (is_mmio) {
    627 		mem.data = data;
    628 		mem.gpa = gpa;
    629 		mem.write = true;
    630 		mem.size = size;
    631 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    632 	} else {
    633 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    634 	}
    635 
    636 	if (remain > 0) {
    637 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva + size,
    638 		    data + size, remain);
    639 	} else {
    640 		ret = 0;
    641 	}
    642 
    643 	return ret;
    644 }
    645 
    646 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    647 
    648 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_x64_state *);
    649 
    650 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    651 
    652 static int
    653 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    654     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    655 {
    656 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    657 	size_t i, iosize, iocnt;
    658 	int ret;
    659 
    660 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    661 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    662 	iocnt = iosize / io->size;
    663 
    664 	io->data = iobuf;
    665 
    666 	if (!io->in) {
    667 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    668 		if (ret == -1)
    669 			return -1;
    670 	}
    671 
    672 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    673 		(*__callbacks.io)(io);
    674 		io->data += io->size;
    675 	}
    676 
    677 	if (io->in) {
    678 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    679 		if (ret == -1)
    680 			return -1;
    681 	}
    682 
    683 	return iocnt;
    684 }
    685 
    686 int
    687 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    688     struct nvmm_exit *exit)
    689 {
    690 	struct nvmm_x64_state state;
    691 	struct nvmm_io io;
    692 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    693 	uint8_t iobuf[8];
    694 	int iocnt = 1;
    695 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    696 	int reg = 0; /* GCC */
    697 	int ret, seg;
    698 	bool psld = false;
    699 
    700 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_IO)) {
    701 		errno = EINVAL;
    702 		return -1;
    703 	}
    704 
    705 	io.port = exit->u.io.port;
    706 	io.in = (exit->u.io.type == NVMM_EXIT_IO_IN);
    707 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    708 	io.data = iobuf;
    709 
    710 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    711 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    712 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    713 	if (ret == -1)
    714 		return -1;
    715 
    716 	if (exit->u.io.rep) {
    717 		cnt = rep_get_cnt(&state, exit->u.io.address_size);
    718 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    719 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    720 			goto out;
    721 		}
    722 	}
    723 
    724 	if (__predict_false(state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    725 		psld = true;
    726 	}
    727 
    728 	/*
    729 	 * Determine GVA.
    730 	 */
    731 	if (exit->u.io.str) {
    732 		if (io.in) {
    733 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    734 		} else {
    735 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    736 		}
    737 
    738 		gva = state.gprs[reg];
    739 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    740 
    741 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    742 			seg = exit->u.io.seg;
    743 		} else {
    744 			if (io.in) {
    745 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    746 			} else {
    747 				seg = fetch_segment(mach, &state);
    748 				if (seg == -1)
    749 					return -1;
    750 			}
    751 		}
    752 
    753 		if (__predict_true(is_long_mode(&state))) {
    754 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    755 				segment_apply(&state.segs[seg], &gva);
    756 			}
    757 		} else {
    758 			ret = segment_check(&state.segs[seg], gva, io.size);
    759 			if (ret == -1)
    760 				return -1;
    761 			segment_apply(&state.segs[seg], &gva);
    762 		}
    763 
    764 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    765 			iocnt = assist_io_batch(mach, &state, &io, gva, cnt);
    766 			if (iocnt == -1)
    767 				return -1;
    768 			goto done;
    769 		}
    770 	}
    771 
    772 	if (!io.in) {
    773 		if (!exit->u.io.str) {
    774 			memcpy(io.data, &state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    775 		} else {
    776 			ret = read_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    777 			    io.size);
    778 			if (ret == -1)
    779 				return -1;
    780 		}
    781 	}
    782 
    783 	(*__callbacks.io)(&io);
    784 
    785 	if (io.in) {
    786 		if (!exit->u.io.str) {
    787 			memcpy(&state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    788 			if (io.size == 4) {
    789 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    790 				state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    791 			}
    792 		} else {
    793 			ret = write_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    794 			    io.size);
    795 			if (ret == -1)
    796 				return -1;
    797 		}
    798 	}
    799 
    800 done:
    801 	if (exit->u.io.str) {
    802 		if (__predict_false(psld)) {
    803 			state.gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    804 		} else {
    805 			state.gprs[reg] += iocnt * io.size;
    806 		}
    807 	}
    808 
    809 	if (exit->u.io.rep) {
    810 		cnt -= iocnt;
    811 		rep_set_cnt(&state, exit->u.io.address_size, cnt);
    812 		if (cnt == 0) {
    813 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    814 		}
    815 	} else {
    816 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    817 	}
    818 
    819 out:
    820 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    821 	if (ret == -1)
    822 		return -1;
    823 
    824 	return 0;
    825 }
    826 
    827 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    828 
    829 struct x86_emul {
    830 	bool read;
    831 	bool notouch;
    832 	void (*func)(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    833 };
    834 
    835 static void x86_func_or(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    836 static void x86_func_and(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    837 static void x86_func_sub(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    838 static void x86_func_xor(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    839 static void x86_func_cmp(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    840 static void x86_func_test(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    841 static void x86_func_mov(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    842 static void x86_func_stos(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    843 static void x86_func_lods(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    844 static void x86_func_movs(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    845 
    846 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    847 	.read = true,
    848 	.func = x86_func_or
    849 };
    850 
    851 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    852 	.read = true,
    853 	.func = x86_func_and
    854 };
    855 
    856 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    857 	.read = true,
    858 	.func = x86_func_sub
    859 };
    860 
    861 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    862 	.read = true,
    863 	.func = x86_func_xor
    864 };
    865 
    866 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    867 	.notouch = true,
    868 	.func = x86_func_cmp
    869 };
    870 
    871 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    872 	.notouch = true,
    873 	.func = x86_func_test
    874 };
    875 
    876 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    877 	.func = x86_func_mov
    878 };
    879 
    880 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    881 	.func = x86_func_stos
    882 };
    883 
    884 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    885 	.func = x86_func_lods
    886 };
    887 
    888 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    889 	.func = x86_func_movs
    890 };
    891 
    892 /* Legacy prefixes. */
    893 #define LEG_LOCK	0xF0
    894 #define LEG_REPN	0xF2
    895 #define LEG_REP		0xF3
    896 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    897 #define LEG_OVR_SS	0x36
    898 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    899 #define LEG_OVR_ES	0x26
    900 #define LEG_OVR_FS	0x64
    901 #define LEG_OVR_GS	0x65
    902 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    903 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    904 
    905 struct x86_legpref {
    906 	bool opr_ovr:1;
    907 	bool adr_ovr:1;
    908 	bool rep:1;
    909 	bool repn:1;
    910 	int seg;
    911 };
    912 
    913 struct x86_rexpref {
    914 	bool present;
    915 	bool w;
    916 	bool r;
    917 	bool x;
    918 	bool b;
    919 };
    920 
    921 struct x86_reg {
    922 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    923 	uint64_t mask;
    924 };
    925 
    926 enum x86_disp_type {
    927 	DISP_NONE,
    928 	DISP_0,
    929 	DISP_1,
    930 	DISP_4
    931 };
    932 
    933 struct x86_disp {
    934 	enum x86_disp_type type;
    935 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    936 };
    937 
    938 enum REGMODRM__Mod {
    939 	MOD_DIS0, /* also, register indirect */
    940 	MOD_DIS1,
    941 	MOD_DIS4,
    942 	MOD_REG
    943 };
    944 
    945 enum REGMODRM__Reg {
    946 	REG_000, /* these fields are indexes to the register map */
    947 	REG_001,
    948 	REG_010,
    949 	REG_011,
    950 	REG_100,
    951 	REG_101,
    952 	REG_110,
    953 	REG_111
    954 };
    955 
    956 enum REGMODRM__Rm {
    957 	RM_000, /* reg */
    958 	RM_001, /* reg */
    959 	RM_010, /* reg */
    960 	RM_011, /* reg */
    961 	RM_RSP_SIB, /* reg or SIB, depending on the MOD */
    962 	RM_RBP_DISP32, /* reg or displacement-only (= RIP-relative on amd64) */
    963 	RM_110,
    964 	RM_111
    965 };
    966 
    967 struct x86_regmodrm {
    968 	bool present;
    969 	enum REGMODRM__Mod mod;
    970 	enum REGMODRM__Reg reg;
    971 	enum REGMODRM__Rm rm;
    972 };
    973 
    974 struct x86_immediate {
    975 	uint64_t data;
    976 };
    977 
    978 struct x86_sib {
    979 	uint8_t scale;
    980 	const struct x86_reg *idx;
    981 	const struct x86_reg *bas;
    982 };
    983 
    984 enum x86_store_type {
    985 	STORE_NONE,
    986 	STORE_REG,
    987 	STORE_IMM,
    988 	STORE_SIB,
    989 	STORE_DMO
    990 };
    991 
    992 struct x86_store {
    993 	enum x86_store_type type;
    994 	union {
    995 		const struct x86_reg *reg;
    996 		struct x86_immediate imm;
    997 		struct x86_sib sib;
    998 		uint64_t dmo;
    999 	} u;
   1000 	struct x86_disp disp;
   1001 	int hardseg;
   1002 };
   1003 
   1004 struct x86_instr {
   1005 	size_t len;
   1006 	struct x86_legpref legpref;
   1007 	struct x86_rexpref rexpref;
   1008 	size_t operand_size;
   1009 	size_t address_size;
   1010 	uint64_t zeroextend_mask;
   1011 
   1012 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1013 
   1014 	const struct x86_opcode *opcode;
   1015 
   1016 	struct x86_store src;
   1017 	struct x86_store dst;
   1018 	struct x86_store *strm;
   1019 
   1020 	const struct x86_emul *emul;
   1021 };
   1022 
   1023 struct x86_decode_fsm {
   1024 	/* vcpu */
   1025 	bool is64bit;
   1026 	bool is32bit;
   1027 	bool is16bit;
   1028 
   1029 	/* fsm */
   1030 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1031 	uint8_t *buf;
   1032 	uint8_t *end;
   1033 };
   1034 
   1035 struct x86_opcode {
   1036 	uint8_t byte;
   1037 	bool regmodrm;
   1038 	bool regtorm;
   1039 	bool dmo;
   1040 	bool todmo;
   1041 	bool movs;
   1042 	bool stos;
   1043 	bool lods;
   1044 	bool szoverride;
   1045 	int defsize;
   1046 	int allsize;
   1047 	bool group1;
   1048 	bool group3;
   1049 	bool group11;
   1050 	bool immediate;
   1051 	int flags;
   1052 	const struct x86_emul *emul;
   1053 };
   1054 
   1055 struct x86_group_entry {
   1056 	const struct x86_emul *emul;
   1057 };
   1058 
   1059 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1060 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1061 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1062 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1063 
   1064 #define FLAG_imm8	0x01
   1065 #define FLAG_immz	0x02
   1066 #define FLAG_ze		0x04
   1067 
   1068 static const struct x86_group_entry group1[8] = {
   1069 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1070 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1071 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1072 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1073 };
   1074 
   1075 static const struct x86_group_entry group3[8] = {
   1076 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1077 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1078 };
   1079 
   1080 static const struct x86_group_entry group11[8] = {
   1081 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1082 };
   1083 
   1084 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[] = {
   1085 	/*
   1086 	 * Group1
   1087 	 */
   1088 	{
   1089 		/* Eb, Ib */
   1090 		.byte = 0x80,
   1091 		.regmodrm = true,
   1092 		.regtorm = true,
   1093 		.szoverride = false,
   1094 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1095 		.allsize = -1,
   1096 		.group1 = true,
   1097 		.immediate = true,
   1098 		.emul = NULL /* group1 */
   1099 	},
   1100 	{
   1101 		/* Ev, Iz */
   1102 		.byte = 0x81,
   1103 		.regmodrm = true,
   1104 		.regtorm = true,
   1105 		.szoverride = true,
   1106 		.defsize = -1,
   1107 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1108 		.group1 = true,
   1109 		.immediate = true,
   1110 		.flags = FLAG_immz,
   1111 		.emul = NULL /* group1 */
   1112 	},
   1113 	{
   1114 		/* Ev, Ib */
   1115 		.byte = 0x83,
   1116 		.regmodrm = true,
   1117 		.regtorm = true,
   1118 		.szoverride = true,
   1119 		.defsize = -1,
   1120 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1121 		.group1 = true,
   1122 		.immediate = true,
   1123 		.flags = FLAG_imm8,
   1124 		.emul = NULL /* group1 */
   1125 	},
   1126 
   1127 	/*
   1128 	 * Group3
   1129 	 */
   1130 	{
   1131 		/* Eb, Ib */
   1132 		.byte = 0xF6,
   1133 		.regmodrm = true,
   1134 		.regtorm = true,
   1135 		.szoverride = false,
   1136 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1137 		.allsize = -1,
   1138 		.group3 = true,
   1139 		.immediate = true,
   1140 		.emul = NULL /* group3 */
   1141 	},
   1142 	{
   1143 		/* Ev, Iz */
   1144 		.byte = 0xF7,
   1145 		.regmodrm = true,
   1146 		.regtorm = true,
   1147 		.szoverride = true,
   1148 		.defsize = -1,
   1149 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1150 		.group3 = true,
   1151 		.immediate = true,
   1152 		.flags = FLAG_immz,
   1153 		.emul = NULL /* group3 */
   1154 	},
   1155 
   1156 	/*
   1157 	 * Group11
   1158 	 */
   1159 	{
   1160 		/* Eb, Ib */
   1161 		.byte = 0xC6,
   1162 		.regmodrm = true,
   1163 		.regtorm = true,
   1164 		.szoverride = false,
   1165 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1166 		.allsize = -1,
   1167 		.group11 = true,
   1168 		.immediate = true,
   1169 		.emul = NULL /* group11 */
   1170 	},
   1171 	{
   1172 		/* Ev, Iz */
   1173 		.byte = 0xC7,
   1174 		.regmodrm = true,
   1175 		.regtorm = true,
   1176 		.szoverride = true,
   1177 		.defsize = -1,
   1178 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1179 		.group11 = true,
   1180 		.immediate = true,
   1181 		.flags = FLAG_immz,
   1182 		.emul = NULL /* group11 */
   1183 	},
   1184 
   1185 	/*
   1186 	 * OR
   1187 	 */
   1188 	{
   1189 		/* Eb, Gb */
   1190 		.byte = 0x08,
   1191 		.regmodrm = true,
   1192 		.regtorm = true,
   1193 		.szoverride = false,
   1194 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1195 		.allsize = -1,
   1196 		.emul = &x86_emul_or
   1197 	},
   1198 	{
   1199 		/* Ev, Gv */
   1200 		.byte = 0x09,
   1201 		.regmodrm = true,
   1202 		.regtorm = true,
   1203 		.szoverride = true,
   1204 		.defsize = -1,
   1205 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1206 		.emul = &x86_emul_or
   1207 	},
   1208 	{
   1209 		/* Gb, Eb */
   1210 		.byte = 0x0A,
   1211 		.regmodrm = true,
   1212 		.regtorm = false,
   1213 		.szoverride = false,
   1214 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1215 		.allsize = -1,
   1216 		.emul = &x86_emul_or
   1217 	},
   1218 	{
   1219 		/* Gv, Ev */
   1220 		.byte = 0x0B,
   1221 		.regmodrm = true,
   1222 		.regtorm = false,
   1223 		.szoverride = true,
   1224 		.defsize = -1,
   1225 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1226 		.emul = &x86_emul_or
   1227 	},
   1228 
   1229 	/*
   1230 	 * AND
   1231 	 */
   1232 	{
   1233 		/* Eb, Gb */
   1234 		.byte = 0x20,
   1235 		.regmodrm = true,
   1236 		.regtorm = true,
   1237 		.szoverride = false,
   1238 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1239 		.allsize = -1,
   1240 		.emul = &x86_emul_and
   1241 	},
   1242 	{
   1243 		/* Ev, Gv */
   1244 		.byte = 0x21,
   1245 		.regmodrm = true,
   1246 		.regtorm = true,
   1247 		.szoverride = true,
   1248 		.defsize = -1,
   1249 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1250 		.emul = &x86_emul_and
   1251 	},
   1252 	{
   1253 		/* Gb, Eb */
   1254 		.byte = 0x22,
   1255 		.regmodrm = true,
   1256 		.regtorm = false,
   1257 		.szoverride = false,
   1258 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1259 		.allsize = -1,
   1260 		.emul = &x86_emul_and
   1261 	},
   1262 	{
   1263 		/* Gv, Ev */
   1264 		.byte = 0x23,
   1265 		.regmodrm = true,
   1266 		.regtorm = false,
   1267 		.szoverride = true,
   1268 		.defsize = -1,
   1269 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1270 		.emul = &x86_emul_and
   1271 	},
   1272 
   1273 	/*
   1274 	 * SUB
   1275 	 */
   1276 	{
   1277 		/* Eb, Gb */
   1278 		.byte = 0x28,
   1279 		.regmodrm = true,
   1280 		.regtorm = true,
   1281 		.szoverride = false,
   1282 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1283 		.allsize = -1,
   1284 		.emul = &x86_emul_sub
   1285 	},
   1286 	{
   1287 		/* Ev, Gv */
   1288 		.byte = 0x29,
   1289 		.regmodrm = true,
   1290 		.regtorm = true,
   1291 		.szoverride = true,
   1292 		.defsize = -1,
   1293 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1294 		.emul = &x86_emul_sub
   1295 	},
   1296 	{
   1297 		/* Gb, Eb */
   1298 		.byte = 0x2A,
   1299 		.regmodrm = true,
   1300 		.regtorm = false,
   1301 		.szoverride = false,
   1302 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1303 		.allsize = -1,
   1304 		.emul = &x86_emul_sub
   1305 	},
   1306 	{
   1307 		/* Gv, Ev */
   1308 		.byte = 0x2B,
   1309 		.regmodrm = true,
   1310 		.regtorm = false,
   1311 		.szoverride = true,
   1312 		.defsize = -1,
   1313 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1314 		.emul = &x86_emul_sub
   1315 	},
   1316 
   1317 	/*
   1318 	 * XOR
   1319 	 */
   1320 	{
   1321 		/* Eb, Gb */
   1322 		.byte = 0x30,
   1323 		.regmodrm = true,
   1324 		.regtorm = true,
   1325 		.szoverride = false,
   1326 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1327 		.allsize = -1,
   1328 		.emul = &x86_emul_xor
   1329 	},
   1330 	{
   1331 		/* Ev, Gv */
   1332 		.byte = 0x31,
   1333 		.regmodrm = true,
   1334 		.regtorm = true,
   1335 		.szoverride = true,
   1336 		.defsize = -1,
   1337 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1338 		.emul = &x86_emul_xor
   1339 	},
   1340 	{
   1341 		/* Gb, Eb */
   1342 		.byte = 0x32,
   1343 		.regmodrm = true,
   1344 		.regtorm = false,
   1345 		.szoverride = false,
   1346 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1347 		.allsize = -1,
   1348 		.emul = &x86_emul_xor
   1349 	},
   1350 	{
   1351 		/* Gv, Ev */
   1352 		.byte = 0x33,
   1353 		.regmodrm = true,
   1354 		.regtorm = false,
   1355 		.szoverride = true,
   1356 		.defsize = -1,
   1357 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1358 		.emul = &x86_emul_xor
   1359 	},
   1360 
   1361 	/*
   1362 	 * MOV
   1363 	 */
   1364 	{
   1365 		/* Eb, Gb */
   1366 		.byte = 0x88,
   1367 		.regmodrm = true,
   1368 		.regtorm = true,
   1369 		.szoverride = false,
   1370 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1371 		.allsize = -1,
   1372 		.emul = &x86_emul_mov
   1373 	},
   1374 	{
   1375 		/* Ev, Gv */
   1376 		.byte = 0x89,
   1377 		.regmodrm = true,
   1378 		.regtorm = true,
   1379 		.szoverride = true,
   1380 		.defsize = -1,
   1381 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1382 		.emul = &x86_emul_mov
   1383 	},
   1384 	{
   1385 		/* Gb, Eb */
   1386 		.byte = 0x8A,
   1387 		.regmodrm = true,
   1388 		.regtorm = false,
   1389 		.szoverride = false,
   1390 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1391 		.allsize = -1,
   1392 		.emul = &x86_emul_mov
   1393 	},
   1394 	{
   1395 		/* Gv, Ev */
   1396 		.byte = 0x8B,
   1397 		.regmodrm = true,
   1398 		.regtorm = false,
   1399 		.szoverride = true,
   1400 		.defsize = -1,
   1401 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1402 		.emul = &x86_emul_mov
   1403 	},
   1404 	{
   1405 		/* AL, Ob */
   1406 		.byte = 0xA0,
   1407 		.dmo = true,
   1408 		.todmo = false,
   1409 		.szoverride = false,
   1410 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1411 		.allsize = -1,
   1412 		.emul = &x86_emul_mov
   1413 	},
   1414 	{
   1415 		/* rAX, Ov */
   1416 		.byte = 0xA1,
   1417 		.dmo = true,
   1418 		.todmo = false,
   1419 		.szoverride = true,
   1420 		.defsize = -1,
   1421 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1422 		.emul = &x86_emul_mov
   1423 	},
   1424 	{
   1425 		/* Ob, AL */
   1426 		.byte = 0xA2,
   1427 		.dmo = true,
   1428 		.todmo = true,
   1429 		.szoverride = false,
   1430 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1431 		.allsize = -1,
   1432 		.emul = &x86_emul_mov
   1433 	},
   1434 	{
   1435 		/* Ov, rAX */
   1436 		.byte = 0xA3,
   1437 		.dmo = true,
   1438 		.todmo = true,
   1439 		.szoverride = true,
   1440 		.defsize = -1,
   1441 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1442 		.emul = &x86_emul_mov
   1443 	},
   1444 
   1445 	/*
   1446 	 * MOVS
   1447 	 */
   1448 	{
   1449 		/* Yb, Xb */
   1450 		.byte = 0xA4,
   1451 		.movs = true,
   1452 		.szoverride = false,
   1453 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1454 		.allsize = -1,
   1455 		.emul = &x86_emul_movs
   1456 	},
   1457 	{
   1458 		/* Yv, Xv */
   1459 		.byte = 0xA5,
   1460 		.movs = true,
   1461 		.szoverride = true,
   1462 		.defsize = -1,
   1463 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1464 		.emul = &x86_emul_movs
   1465 	},
   1466 
   1467 	/*
   1468 	 * STOS
   1469 	 */
   1470 	{
   1471 		/* Yb, AL */
   1472 		.byte = 0xAA,
   1473 		.stos = true,
   1474 		.szoverride = false,
   1475 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1476 		.allsize = -1,
   1477 		.emul = &x86_emul_stos
   1478 	},
   1479 	{
   1480 		/* Yv, rAX */
   1481 		.byte = 0xAB,
   1482 		.stos = true,
   1483 		.szoverride = true,
   1484 		.defsize = -1,
   1485 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1486 		.emul = &x86_emul_stos
   1487 	},
   1488 
   1489 	/*
   1490 	 * LODS
   1491 	 */
   1492 	{
   1493 		/* AL, Xb */
   1494 		.byte = 0xAC,
   1495 		.lods = true,
   1496 		.szoverride = false,
   1497 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1498 		.allsize = -1,
   1499 		.emul = &x86_emul_lods
   1500 	},
   1501 	{
   1502 		/* rAX, Xv */
   1503 		.byte = 0xAD,
   1504 		.lods = true,
   1505 		.szoverride = true,
   1506 		.defsize = -1,
   1507 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1508 		.emul = &x86_emul_lods
   1509 	},
   1510 };
   1511 
   1512 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[] = {
   1513 	/*
   1514 	 * MOVZX
   1515 	 */
   1516 	{
   1517 		/* Gv, Eb */
   1518 		.byte = 0xB6,
   1519 		.regmodrm = true,
   1520 		.regtorm = false,
   1521 		.szoverride = true,
   1522 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1523 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1524 		.flags = FLAG_ze,
   1525 		.emul = &x86_emul_mov
   1526 	},
   1527 	{
   1528 		/* Gv, Ew */
   1529 		.byte = 0xB7,
   1530 		.regmodrm = true,
   1531 		.regtorm = false,
   1532 		.szoverride = true,
   1533 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1534 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1535 		.flags = FLAG_ze,
   1536 		.emul = &x86_emul_mov
   1537 	},
   1538 };
   1539 
   1540 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1541 
   1542 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1543 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] = {
   1544 	[false] = {
   1545 		/* No REX prefix. */
   1546 		[0b00] = {
   1547 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1548 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1549 			[2] = { -1, 0 },
   1550 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1551 			[4] = { -1, 0 },
   1552 			[5] = { -1, 0 },
   1553 			[6] = { -1, 0 },
   1554 			[7] = { -1, 0 },
   1555 		},
   1556 		[0b01] = {
   1557 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1558 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1559 			[2] = { -1, 0 },
   1560 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1561 			[4] = { -1, 0 },
   1562 			[5] = { -1, 0 },
   1563 			[6] = { -1, 0 },
   1564 			[7] = { -1, 0 },
   1565 		},
   1566 		[0b10] = {
   1567 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1568 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1569 			[2] = { -1, 0 },
   1570 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1571 			[4] = { -1, 0 },
   1572 			[5] = { -1, 0 },
   1573 			[6] = { -1, 0 },
   1574 			[7] = { -1, 0 },
   1575 		},
   1576 		[0b11] = {
   1577 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1578 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1579 			[2] = { -1, 0 },
   1580 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1581 			[4] = { -1, 0 },
   1582 			[5] = { -1, 0 },
   1583 			[6] = { -1, 0 },
   1584 			[7] = { -1, 0 },
   1585 		}
   1586 	},
   1587 	[true] = {
   1588 		/* Has REX prefix. */
   1589 		[0b00] = {
   1590 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1591 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1592 			[2] = { -1, 0 },
   1593 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1594 			[4] = { -1, 0 },
   1595 			[5] = { -1, 0 },
   1596 			[6] = { -1, 0 },
   1597 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1598 		},
   1599 		[0b01] = {
   1600 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1601 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1602 			[2] = { -1, 0 },
   1603 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1604 			[4] = { -1, 0 },
   1605 			[5] = { -1, 0 },
   1606 			[6] = { -1, 0 },
   1607 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1608 		},
   1609 		[0b10] = {
   1610 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1611 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1612 			[2] = { -1, 0 },
   1613 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1614 			[4] = { -1, 0 },
   1615 			[5] = { -1, 0 },
   1616 			[6] = { -1, 0 },
   1617 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1618 		},
   1619 		[0b11] = {
   1620 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1621 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1622 			[2] = { -1, 0 },
   1623 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1624 			[4] = { -1, 0 },
   1625 			[5] = { -1, 0 },
   1626 			[6] = { -1, 0 },
   1627 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1628 		}
   1629 	}
   1630 };
   1631 
   1632 /* [depends][enc][size] */
   1633 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] = {
   1634 	[false] = {
   1635 		/* Not extended. */
   1636 		[0b000] = {
   1637 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1638 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1639 			[2] = { -1, 0 },
   1640 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1641 			[4] = { -1, 0 },
   1642 			[5] = { -1, 0 },
   1643 			[6] = { -1, 0 },
   1644 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1645 		},
   1646 		[0b001] = {
   1647 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1648 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1649 			[2] = { -1, 0 },
   1650 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1651 			[4] = { -1, 0 },
   1652 			[5] = { -1, 0 },
   1653 			[6] = { -1, 0 },
   1654 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1655 		},
   1656 		[0b010] = {
   1657 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1658 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1659 			[2] = { -1, 0 },
   1660 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1661 			[4] = { -1, 0 },
   1662 			[5] = { -1, 0 },
   1663 			[6] = { -1, 0 },
   1664 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1665 		},
   1666 		[0b011] = {
   1667 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1668 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1669 			[2] = { -1, 0 },
   1670 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1671 			[4] = { -1, 0 },
   1672 			[5] = { -1, 0 },
   1673 			[6] = { -1, 0 },
   1674 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1675 		},
   1676 		[0b100] = {
   1677 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1678 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1679 			[2] = { -1, 0 },
   1680 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1681 			[4] = { -1, 0 },
   1682 			[5] = { -1, 0 },
   1683 			[6] = { -1, 0 },
   1684 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1685 		},
   1686 		[0b101] = {
   1687 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1688 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1689 			[2] = { -1, 0 },
   1690 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1691 			[4] = { -1, 0 },
   1692 			[5] = { -1, 0 },
   1693 			[6] = { -1, 0 },
   1694 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1695 		},
   1696 		[0b110] = {
   1697 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1698 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1699 			[2] = { -1, 0 },
   1700 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1701 			[4] = { -1, 0 },
   1702 			[5] = { -1, 0 },
   1703 			[6] = { -1, 0 },
   1704 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1705 		},
   1706 		[0b111] = {
   1707 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1708 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1709 			[2] = { -1, 0 },
   1710 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1711 			[4] = { -1, 0 },
   1712 			[5] = { -1, 0 },
   1713 			[6] = { -1, 0 },
   1714 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1715 		},
   1716 	},
   1717 	[true] = {
   1718 		/* Extended. */
   1719 		[0b000] = {
   1720 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1721 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1722 			[2] = { -1, 0 },
   1723 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1724 			[4] = { -1, 0 },
   1725 			[5] = { -1, 0 },
   1726 			[6] = { -1, 0 },
   1727 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1728 		},
   1729 		[0b001] = {
   1730 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1731 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1732 			[2] = { -1, 0 },
   1733 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1734 			[4] = { -1, 0 },
   1735 			[5] = { -1, 0 },
   1736 			[6] = { -1, 0 },
   1737 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1738 		},
   1739 		[0b010] = {
   1740 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1741 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1742 			[2] = { -1, 0 },
   1743 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1744 			[4] = { -1, 0 },
   1745 			[5] = { -1, 0 },
   1746 			[6] = { -1, 0 },
   1747 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1748 		},
   1749 		[0b011] = {
   1750 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1751 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1752 			[2] = { -1, 0 },
   1753 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1754 			[4] = { -1, 0 },
   1755 			[5] = { -1, 0 },
   1756 			[6] = { -1, 0 },
   1757 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1758 		},
   1759 		[0b100] = {
   1760 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1761 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1762 			[2] = { -1, 0 },
   1763 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1764 			[4] = { -1, 0 },
   1765 			[5] = { -1, 0 },
   1766 			[6] = { -1, 0 },
   1767 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1768 		},
   1769 		[0b101] = {
   1770 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1771 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1772 			[2] = { -1, 0 },
   1773 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1774 			[4] = { -1, 0 },
   1775 			[5] = { -1, 0 },
   1776 			[6] = { -1, 0 },
   1777 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1778 		},
   1779 		[0b110] = {
   1780 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1781 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1782 			[2] = { -1, 0 },
   1783 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1784 			[4] = { -1, 0 },
   1785 			[5] = { -1, 0 },
   1786 			[6] = { -1, 0 },
   1787 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1788 		},
   1789 		[0b111] = {
   1790 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1791 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1792 			[2] = { -1, 0 },
   1793 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1794 			[4] = { -1, 0 },
   1795 			[5] = { -1, 0 },
   1796 			[6] = { -1, 0 },
   1797 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1798 		},
   1799 	}
   1800 };
   1801 
   1802 static int
   1803 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1804 {
   1805 	fsm->fn = NULL;
   1806 	return -1;
   1807 }
   1808 
   1809 static int
   1810 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1811 {
   1812 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1813 		return -1;
   1814 	}
   1815 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1816 	return 0;
   1817 }
   1818 
   1819 static void
   1820 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1821     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1822 {
   1823 	fsm->buf += n;
   1824 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1825 		fsm->fn = node_overflow;
   1826 	} else {
   1827 		fsm->fn = fn;
   1828 	}
   1829 }
   1830 
   1831 static const struct x86_reg *
   1832 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1833 {
   1834 	enc &= 0b11;
   1835 	if (regsize == 8) {
   1836 		/* May be 64bit without REX */
   1837 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1838 	}
   1839 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1840 }
   1841 
   1842 /*
   1843  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1844  * destination registers.
   1845  */
   1846 static int
   1847 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1848 {
   1849 	size_t adrsize;
   1850 
   1851 	adrsize = instr->address_size;
   1852 
   1853 	/* DS:RSI */
   1854 	instr->src.type = STORE_REG;
   1855 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1856 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1857 
   1858 	/* ES:RDI, force ES */
   1859 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1860 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1861 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1862 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1863 
   1864 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1865 
   1866 	return 0;
   1867 }
   1868 
   1869 /*
   1870  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1871  * destination register.
   1872  */
   1873 static int
   1874 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1875 {
   1876 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1877 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1878 	size_t adrsize, regsize;
   1879 
   1880 	adrsize = instr->address_size;
   1881 	regsize = instr->operand_size;
   1882 
   1883 	if (opcode->stos) {
   1884 		streg = &instr->src;
   1885 		stlo = &instr->dst;
   1886 	} else {
   1887 		streg = &instr->dst;
   1888 		stlo = &instr->src;
   1889 	}
   1890 
   1891 	streg->type = STORE_REG;
   1892 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1893 
   1894 	stlo->type = STORE_REG;
   1895 	if (opcode->stos) {
   1896 		/* ES:RDI, force ES */
   1897 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1898 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1899 	} else {
   1900 		/* DS:RSI */
   1901 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1902 	}
   1903 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1904 
   1905 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1906 
   1907 	return 0;
   1908 }
   1909 
   1910 static int
   1911 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1912 {
   1913 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1914 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1915 	size_t adrsize, regsize;
   1916 
   1917 	adrsize = instr->address_size;
   1918 	regsize = instr->operand_size;
   1919 
   1920 	if (opcode->todmo) {
   1921 		streg = &instr->src;
   1922 		stdmo = &instr->dst;
   1923 	} else {
   1924 		streg = &instr->dst;
   1925 		stdmo = &instr->src;
   1926 	}
   1927 
   1928 	streg->type = STORE_REG;
   1929 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1930 
   1931 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1932 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1933 		return -1;
   1934 	}
   1935 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1936 
   1937 	return 0;
   1938 }
   1939 
   1940 static inline uint64_t
   1941 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1942 {
   1943 	if (size == 1) {
   1944 		if (val & __BIT(7))
   1945 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1946 	} else if (size == 2) {
   1947 		if (val & __BIT(15))
   1948 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1949 	} else if (size == 4) {
   1950 		if (val & __BIT(31))
   1951 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1952 	}
   1953 	return val;
   1954 }
   1955 
   1956 static int
   1957 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1958 {
   1959 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1960 	struct x86_store *store;
   1961 	uint8_t immsize;
   1962 	size_t sesize = 0;
   1963 
   1964 	/* The immediate is the source */
   1965 	store = &instr->src;
   1966 	immsize = instr->operand_size;
   1967 
   1968 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1969 		sesize = immsize;
   1970 		immsize = 1;
   1971 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1972 		sesize = immsize;
   1973 		immsize = 4;
   1974 	}
   1975 
   1976 	store->type = STORE_IMM;
   1977 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1978 		return -1;
   1979 	}
   1980 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1981 
   1982 	if (sesize != 0) {
   1983 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1984 	}
   1985 
   1986 	return 0;
   1987 }
   1988 
   1989 static int
   1990 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1991 {
   1992 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1993 	uint64_t data = 0;
   1994 	size_t n;
   1995 
   1996 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   1997 		n = 1;
   1998 	} else { /* DISP4 */
   1999 		n = 4;
   2000 	}
   2001 
   2002 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   2003 		return -1;
   2004 	}
   2005 
   2006 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2007 		data = sign_extend(data, n);
   2008 	}
   2009 
   2010 	instr->strm->disp.data = data;
   2011 
   2012 	if (opcode->immediate) {
   2013 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2014 	} else {
   2015 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2016 	}
   2017 
   2018 	return 0;
   2019 }
   2020 
   2021 static const struct x86_reg *
   2022 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2023 {
   2024 	uint8_t enc = index;
   2025 	const struct x86_reg *reg;
   2026 	size_t regsize;
   2027 
   2028 	regsize = instr->address_size;
   2029 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2030 
   2031 	if (reg->num == -1) {
   2032 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2033 	}
   2034 
   2035 	return reg;
   2036 }
   2037 
   2038 static const struct x86_reg *
   2039 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2040 {
   2041 	uint8_t enc = base;
   2042 	const struct x86_reg *reg;
   2043 	size_t regsize;
   2044 
   2045 	regsize = instr->address_size;
   2046 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2047 	if (reg->num == -1) {
   2048 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2049 	}
   2050 
   2051 	return reg;
   2052 }
   2053 
   2054 static int
   2055 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2056 {
   2057 	const struct x86_opcode *opcode;
   2058 	uint8_t scale, index, base;
   2059 	bool noindex, nobase;
   2060 	uint8_t byte;
   2061 
   2062 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2063 		return -1;
   2064 	}
   2065 
   2066 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2067 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2068 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2069 
   2070 	opcode = instr->opcode;
   2071 
   2072 	noindex = false;
   2073 	nobase = false;
   2074 
   2075 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2076 		/* Special case: the index is null */
   2077 		noindex = true;
   2078 	}
   2079 
   2080 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2081 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2082 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2083 		nobase = true;
   2084 	}
   2085 
   2086 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2087 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2088 	if (!noindex)
   2089 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2090 	if (!nobase)
   2091 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2092 
   2093 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2094 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 || instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2095 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2096 	} else if (opcode->immediate) {
   2097 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2098 	} else {
   2099 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2100 	}
   2101 
   2102 	return 0;
   2103 }
   2104 
   2105 static const struct x86_reg *
   2106 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2107 {
   2108 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2109 	const struct x86_reg *reg;
   2110 	size_t regsize;
   2111 
   2112 	regsize = instr->operand_size;
   2113 
   2114 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2115 	if (reg->num == -1) {
   2116 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2117 	}
   2118 
   2119 	return reg;
   2120 }
   2121 
   2122 static const struct x86_reg *
   2123 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2124 {
   2125 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2126 	const struct x86_reg *reg;
   2127 	size_t regsize;
   2128 
   2129 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2130 		regsize = instr->operand_size;
   2131 	} else {
   2132 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2133 		regsize = instr->address_size;
   2134 	}
   2135 
   2136 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2137 	if (reg->num == -1) {
   2138 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2139 	}
   2140 
   2141 	return reg;
   2142 }
   2143 
   2144 static inline bool
   2145 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2146 {
   2147 	return (instr->regmodrm.mod != 3 && instr->regmodrm.rm == 4);
   2148 }
   2149 
   2150 static inline bool
   2151 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2152 {
   2153 	return (fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   2154 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   2155 }
   2156 
   2157 static inline bool
   2158 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2159 {
   2160 	return (!fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   2161 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   2162 }
   2163 
   2164 static enum x86_disp_type
   2165 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2166 {
   2167 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2168 	case MOD_DIS0:	/* indirect */
   2169 		return DISP_0;
   2170 	case MOD_DIS1:	/* indirect+1 */
   2171 		return DISP_1;
   2172 	case MOD_DIS4:	/* indirect+4 */
   2173 		return DISP_4;
   2174 	case MOD_REG:	/* direct */
   2175 	default:	/* gcc */
   2176 		return DISP_NONE;
   2177 	}
   2178 }
   2179 
   2180 static int
   2181 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2182 {
   2183 	struct x86_store *strg, *strm;
   2184 	const struct x86_opcode *opcode;
   2185 	const struct x86_reg *reg;
   2186 	uint8_t byte;
   2187 
   2188 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2189 		return -1;
   2190 	}
   2191 
   2192 	opcode = instr->opcode;
   2193 
   2194 	instr->regmodrm.present = true;
   2195 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2196 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2197 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2198 
   2199 	if (opcode->regtorm) {
   2200 		strg = &instr->src;
   2201 		strm = &instr->dst;
   2202 	} else { /* RM to REG */
   2203 		strm = &instr->src;
   2204 		strg = &instr->dst;
   2205 	}
   2206 
   2207 	/* Save for later use. */
   2208 	instr->strm = strm;
   2209 
   2210 	/*
   2211 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2212 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2213 	 */
   2214 	if (opcode->group1) {
   2215 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2216 			return -1;
   2217 		}
   2218 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2219 	} else if (opcode->group3) {
   2220 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2221 			return -1;
   2222 		}
   2223 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2224 	} else if (opcode->group11) {
   2225 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2226 			return -1;
   2227 		}
   2228 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2229 	}
   2230 
   2231 	if (!opcode->immediate) {
   2232 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2233 		if (reg == NULL) {
   2234 			return -1;
   2235 		}
   2236 		strg->type = STORE_REG;
   2237 		strg->u.reg = reg;
   2238 	}
   2239 
   2240 	if (has_sib(instr)) {
   2241 		/* Overwrites RM */
   2242 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2243 		return 0;
   2244 	}
   2245 
   2246 	/* The displacement applies to RM. */
   2247 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2248 
   2249 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2250 		/* Overwrites RM */
   2251 		strm->type = STORE_REG;
   2252 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2253 		strm->disp.type = DISP_4;
   2254 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2255 		return 0;
   2256 	}
   2257 
   2258 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2259 		/* Overwrites RM */
   2260 		strm->type = STORE_REG;
   2261 		strm->u.reg = NULL;
   2262 		strm->disp.type = DISP_4;
   2263 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2264 		return 0;
   2265 	}
   2266 
   2267 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2268 	if (reg == NULL) {
   2269 		return -1;
   2270 	}
   2271 	strm->type = STORE_REG;
   2272 	strm->u.reg = reg;
   2273 
   2274 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2275 		/* Direct register addressing mode */
   2276 		if (opcode->immediate) {
   2277 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2278 		} else {
   2279 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2280 		}
   2281 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2282 		/* Indirect register addressing mode */
   2283 		if (opcode->immediate) {
   2284 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2285 		} else {
   2286 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2287 		}
   2288 	} else {
   2289 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2290 	}
   2291 
   2292 	return 0;
   2293 }
   2294 
   2295 static size_t
   2296 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2297 {
   2298 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2299 	int opsize;
   2300 
   2301 	/* Get the opsize */
   2302 	if (!opcode->szoverride) {
   2303 		opsize = opcode->defsize;
   2304 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2305 		opsize = 8;
   2306 	} else {
   2307 		if (!fsm->is16bit) {
   2308 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2309 				opsize = 2;
   2310 			} else {
   2311 				opsize = 4;
   2312 			}
   2313 		} else { /* 16bit */
   2314 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2315 				opsize = 4;
   2316 			} else {
   2317 				opsize = 2;
   2318 			}
   2319 		}
   2320 	}
   2321 
   2322 	/* See if available */
   2323 	if ((opcode->allsize & opsize) == 0) {
   2324 		// XXX do we care?
   2325 	}
   2326 
   2327 	return opsize;
   2328 }
   2329 
   2330 static size_t
   2331 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2332 {
   2333 	if (fsm->is64bit) {
   2334 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2335 			return 4;
   2336 		}
   2337 		return 8;
   2338 	}
   2339 
   2340 	if (fsm->is32bit) {
   2341 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2342 			return 2;
   2343 		}
   2344 		return 4;
   2345 	}
   2346 
   2347 	/* 16bit. */
   2348 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2349 		return 4;
   2350 	}
   2351 	return 2;
   2352 }
   2353 
   2354 static int
   2355 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2356 {
   2357 	const struct x86_opcode *opcode;
   2358 	uint8_t byte;
   2359 	size_t i, n;
   2360 
   2361 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2362 		return -1;
   2363 	}
   2364 
   2365 	n = sizeof(primary_opcode_table) / sizeof(primary_opcode_table[0]);
   2366 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2367 		if (primary_opcode_table[i].byte == byte)
   2368 			break;
   2369 	}
   2370 	if (i == n) {
   2371 		return -1;
   2372 	}
   2373 	opcode = &primary_opcode_table[i];
   2374 
   2375 	instr->opcode = opcode;
   2376 	instr->emul = opcode->emul;
   2377 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2378 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2379 
   2380 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2381 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2382 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2383 	}
   2384 
   2385 	if (opcode->regmodrm) {
   2386 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2387 	} else if (opcode->dmo) {
   2388 		/* Direct-Memory Offsets */
   2389 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2390 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2391 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2392 	} else if (opcode->movs) {
   2393 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2394 	} else {
   2395 		return -1;
   2396 	}
   2397 
   2398 	return 0;
   2399 }
   2400 
   2401 static int
   2402 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2403 {
   2404 	const struct x86_opcode *opcode;
   2405 	uint8_t byte;
   2406 	size_t i, n;
   2407 
   2408 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2409 		return -1;
   2410 	}
   2411 
   2412 	n = sizeof(secondary_opcode_table) / sizeof(secondary_opcode_table[0]);
   2413 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2414 		if (secondary_opcode_table[i].byte == byte)
   2415 			break;
   2416 	}
   2417 	if (i == n) {
   2418 		return -1;
   2419 	}
   2420 	opcode = &secondary_opcode_table[i];
   2421 
   2422 	instr->opcode = opcode;
   2423 	instr->emul = opcode->emul;
   2424 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2425 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2426 
   2427 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2428 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2429 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2430 	}
   2431 
   2432 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2433 		/*
   2434 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2435 		 * we move fewer bytes.
   2436 		 */
   2437 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2438 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2439 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2440 	}
   2441 
   2442 	if (opcode->regmodrm) {
   2443 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2444 	} else {
   2445 		return -1;
   2446 	}
   2447 
   2448 	return 0;
   2449 }
   2450 
   2451 static int
   2452 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2453 {
   2454 	uint8_t byte;
   2455 
   2456 #define ESCAPE	0x0F
   2457 #define VEX_1	0xC5
   2458 #define VEX_2	0xC4
   2459 #define XOP	0x8F
   2460 
   2461 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2462 		return -1;
   2463 	}
   2464 
   2465 	/*
   2466 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2467 	 * after being introduced.
   2468 	 */
   2469 	if (byte == ESCAPE) {
   2470 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2471 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2472 		if (byte == VEX_1) {
   2473 			return -1;
   2474 		} else if (byte == VEX_2) {
   2475 			return -1;
   2476 		} else {
   2477 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2478 		}
   2479 	} else {
   2480 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2481 	}
   2482 
   2483 	return 0;
   2484 }
   2485 
   2486 static int
   2487 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2488 {
   2489 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2490 	uint8_t byte;
   2491 	size_t n = 0;
   2492 
   2493 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2494 		return -1;
   2495 	}
   2496 
   2497 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2498 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2499 			return -1;
   2500 		}
   2501 		rexpref->present = true;
   2502 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2503 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2504 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2505 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2506 		n = 1;
   2507 	}
   2508 
   2509 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2510 	return 0;
   2511 }
   2512 
   2513 static int
   2514 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2515 {
   2516 	uint8_t byte;
   2517 
   2518 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2519 		return -1;
   2520 	}
   2521 
   2522 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2523 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2524 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2525 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2526 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2527 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2528 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2529 		instr->legpref.rep = 1;
   2530 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2531 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2532 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2533 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2534 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2535 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2536 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2537 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2538 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2539 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2540 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2541 		instr->legpref.repn = 1;
   2542 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2543 		/* ignore */
   2544 	} else {
   2545 		/* not a legacy prefix */
   2546 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2547 		return 0;
   2548 	}
   2549 
   2550 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2551 	return 0;
   2552 }
   2553 
   2554 static int
   2555 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2556     struct nvmm_x64_state *state)
   2557 {
   2558 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2559 	int ret;
   2560 
   2561 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2562 	instr->legpref.seg = -1;
   2563 
   2564 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2565 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2566 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2567 
   2568 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2569 	fsm.buf = inst_bytes;
   2570 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2571 
   2572 	while (fsm.fn != NULL) {
   2573 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2574 		if (ret == -1)
   2575 			return -1;
   2576 	}
   2577 
   2578 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2579 
   2580 	return 0;
   2581 }
   2582 
   2583 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2584 
   2585 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2586 static uint##sz##_t							\
   2587 exec_##instr####sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)\
   2588 {									\
   2589 	uint##sz##_t res;						\
   2590 	__asm __volatile (						\
   2591 		#instr " %2, %3;"					\
   2592 		"mov %3, %1;"						\
   2593 		"pushfq;"						\
   2594 		"popq %0"						\
   2595 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2596 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2597 	return res;							\
   2598 }
   2599 
   2600 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2601 static uint64_t								\
   2602 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2603 {									\
   2604 	switch (opsize) {						\
   2605 	case 1:								\
   2606 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2607 	case 2:								\
   2608 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2609 	case 4:								\
   2610 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2611 	default:							\
   2612 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2613 	}								\
   2614 }
   2615 
   2616 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2617 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2618 EXEC_INSTR(8, sub)
   2619 EXEC_INSTR(16, sub)
   2620 EXEC_INSTR(32, sub)
   2621 EXEC_INSTR(64, sub)
   2622 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2623 
   2624 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2625 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2626 EXEC_INSTR(8, or)
   2627 EXEC_INSTR(16, or)
   2628 EXEC_INSTR(32, or)
   2629 EXEC_INSTR(64, or)
   2630 EXEC_DISPATCHER(or)
   2631 
   2632 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2633 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2634 EXEC_INSTR(8, and)
   2635 EXEC_INSTR(16, and)
   2636 EXEC_INSTR(32, and)
   2637 EXEC_INSTR(64, and)
   2638 EXEC_DISPATCHER(and)
   2639 
   2640 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2641 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2642 EXEC_INSTR(8, xor)
   2643 EXEC_INSTR(16, xor)
   2644 EXEC_INSTR(32, xor)
   2645 EXEC_INSTR(64, xor)
   2646 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2647 
   2648 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2649 
   2650 /*
   2651  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2652  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write todetermine who
   2653  * is op1 and who is op2.
   2654  */
   2655 
   2656 static void
   2657 x86_func_or(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2658 {
   2659 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2660 	const bool write = mem->write;
   2661 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2662 
   2663 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2664 	op2 = 0;
   2665 
   2666 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2667 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2668 	mem->write = false;
   2669 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2670 
   2671 	/* Perform the OR. */
   2672 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2673 
   2674 	if (write) {
   2675 		/* Write back the result. */
   2676 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2677 		mem->write = true;
   2678 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2679 	} else {
   2680 		/* Return data to the caller. */
   2681 		*retval = ret;
   2682 	}
   2683 
   2684 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2685 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2686 }
   2687 
   2688 static void
   2689 x86_func_and(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2690 {
   2691 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2692 	const bool write = mem->write;
   2693 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2694 
   2695 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2696 	op2 = 0;
   2697 
   2698 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2699 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2700 	mem->write = false;
   2701 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2702 
   2703 	/* Perform the AND. */
   2704 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2705 
   2706 	if (write) {
   2707 		/* Write back the result. */
   2708 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2709 		mem->write = true;
   2710 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2711 	} else {
   2712 		/* Return data to the caller. */
   2713 		*retval = ret;
   2714 	}
   2715 
   2716 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2717 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2718 }
   2719 
   2720 static void
   2721 x86_func_sub(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2722 {
   2723 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2724 	const bool write = mem->write;
   2725 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2726 	uint64_t tmp;
   2727 	bool memop1;
   2728 
   2729 	memop1 = !mem->write;
   2730 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2731 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2732 
   2733 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2734 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2735 	mem->write = false;
   2736 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2737 
   2738 	/* Perform the SUB. */
   2739 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2740 
   2741 	if (write) {
   2742 		/* Write back the result. */
   2743 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2744 		mem->write = true;
   2745 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2746 	} else {
   2747 		/* Return data to the caller. */
   2748 		*retval = ret;
   2749 	}
   2750 
   2751 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2752 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2753 }
   2754 
   2755 static void
   2756 x86_func_xor(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2757 {
   2758 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2759 	const bool write = mem->write;
   2760 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2761 
   2762 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2763 	op2 = 0;
   2764 
   2765 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2766 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2767 	mem->write = false;
   2768 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2769 
   2770 	/* Perform the XOR. */
   2771 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2772 
   2773 	if (write) {
   2774 		/* Write back the result. */
   2775 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2776 		mem->write = true;
   2777 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2778 	} else {
   2779 		/* Return data to the caller. */
   2780 		*retval = ret;
   2781 	}
   2782 
   2783 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2784 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2785 }
   2786 
   2787 static void
   2788 x86_func_cmp(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2789 {
   2790 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2791 	uint64_t tmp;
   2792 	bool memop1;
   2793 
   2794 	memop1 = !mem->write;
   2795 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2796 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2797 
   2798 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2799 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2800 	mem->write = false;
   2801 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2802 
   2803 	/* Perform the CMP. */
   2804 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2805 
   2806 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2807 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2808 }
   2809 
   2810 static void
   2811 x86_func_test(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2812 {
   2813 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2814 	uint64_t tmp;
   2815 	bool memop1;
   2816 
   2817 	memop1 = !mem->write;
   2818 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2819 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2820 
   2821 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2822 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2823 	mem->write = false;
   2824 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2825 
   2826 	/* Perform the TEST. */
   2827 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2828 
   2829 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2830 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2831 }
   2832 
   2833 static void
   2834 x86_func_mov(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2835 {
   2836 	/*
   2837 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2838 	 */
   2839 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2840 }
   2841 
   2842 static void
   2843 x86_func_stos(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2844 {
   2845 	/*
   2846 	 * Just move, and update RDI.
   2847 	 */
   2848 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2849 
   2850 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2851 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2852 	} else {
   2853 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2854 	}
   2855 }
   2856 
   2857 static void
   2858 x86_func_lods(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2859 {
   2860 	/*
   2861 	 * Just move, and update RSI.
   2862 	 */
   2863 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2864 
   2865 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2866 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2867 	} else {
   2868 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2869 	}
   2870 }
   2871 
   2872 static void
   2873 x86_func_movs(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2874 {
   2875 	/*
   2876 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2877 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2878 	 */
   2879 
   2880 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2881 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2882 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2883 	} else {
   2884 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2885 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2886 	}
   2887 }
   2888 
   2889 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2890 
   2891 static inline uint64_t
   2892 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2893 {
   2894 	uint64_t val;
   2895 
   2896 	val = state->gprs[gpr];
   2897 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2898 
   2899 	return val;
   2900 }
   2901 
   2902 static int
   2903 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   2904     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   2905 {
   2906 	struct x86_sib *sib;
   2907 	gvaddr_t gva = 0;
   2908 	uint64_t reg;
   2909 	int ret, seg;
   2910 
   2911 	if (store->type == STORE_SIB) {
   2912 		sib = &store->u.sib;
   2913 		if (sib->bas != NULL)
   2914 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   2915 		if (sib->idx != NULL) {
   2916 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   2917 			gva += sib->scale * reg;
   2918 		}
   2919 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   2920 		if (store->u.reg == NULL) {
   2921 			/* The base is null. Happens with disp32-only. */
   2922 		} else {
   2923 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   2924 		}
   2925 	} else {
   2926 		gva = store->u.dmo;
   2927 	}
   2928 
   2929 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   2930 		gva += store->disp.data;
   2931 	}
   2932 
   2933 	if (store->hardseg != 0) {
   2934 		seg = store->hardseg;
   2935 	} else {
   2936 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   2937 			seg = instr->legpref.seg;
   2938 		} else {
   2939 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2940 		}
   2941 	}
   2942 
   2943 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   2944 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   2945 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   2946 		}
   2947 	} else {
   2948 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   2949 		if (ret == -1)
   2950 			return -1;
   2951 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   2952 	}
   2953 
   2954 	*gvap = gva;
   2955 	return 0;
   2956 }
   2957 
   2958 static int
   2959 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state)
   2960 {
   2961 	uint8_t inst_bytes[15], byte;
   2962 	size_t i, fetchsize;
   2963 	gvaddr_t gva;
   2964 	int ret, seg;
   2965 
   2966 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   2967 
   2968 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   2969 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   2970 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   2971 		    fetchsize);
   2972 		if (ret == -1)
   2973 			return -1;
   2974 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   2975 	}
   2976 
   2977 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, inst_bytes, fetchsize);
   2978 	if (ret == -1)
   2979 		return -1;
   2980 
   2981 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2982 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   2983 		byte = inst_bytes[i];
   2984 
   2985 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2986 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2987 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2988 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2989 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2990 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2991 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2992 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2993 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2994 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2995 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2996 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2997 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2998 			/* nothing */
   2999 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3000 			/* nothing */
   3001 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3002 			/* nothing */
   3003 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3004 			/* nothing */
   3005 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3006 			/* nothing */
   3007 		} else {
   3008 			return seg;
   3009 		}
   3010 	}
   3011 
   3012 	return seg;
   3013 }
   3014 
   3015 static int
   3016 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3017     struct nvmm_exit *exit)
   3018 {
   3019 	size_t fetchsize;
   3020 	gvaddr_t gva;
   3021 	int ret;
   3022 
   3023 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3024 
   3025 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3026 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3027 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3028 		    fetchsize);
   3029 		if (ret == -1)
   3030 			return -1;
   3031 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3032 	}
   3033 
   3034 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3035 	    fetchsize);
   3036 	if (ret == -1)
   3037 		return -1;
   3038 
   3039 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3040 
   3041 	return 0;
   3042 }
   3043 
   3044 static int
   3045 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3046     struct x86_instr *instr)
   3047 {
   3048 	struct nvmm_mem mem;
   3049 	uint8_t data[8];
   3050 	gvaddr_t gva;
   3051 	size_t size;
   3052 	int ret;
   3053 
   3054 	size = instr->operand_size;
   3055 
   3056 	/* Source. */
   3057 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3058 	if (ret == -1)
   3059 		return -1;
   3060 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3061 	if (ret == -1)
   3062 		return -1;
   3063 
   3064 	/* Destination. */
   3065 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3066 	if (ret == -1)
   3067 		return -1;
   3068 	ret = write_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3069 	if (ret == -1)
   3070 		return -1;
   3071 
   3072 	mem.size = size;
   3073 	(*instr->emul->func)(&mem, state->gprs);
   3074 
   3075 	return 0;
   3076 }
   3077 
   3078 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
   3079 	do {			\
   3080 		errno = EINVAL;	\
   3081 		return -1;	\
   3082 	} while (0);
   3083 
   3084 static int
   3085 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3086     struct x86_instr *instr, struct nvmm_exit *exit)
   3087 {
   3088 	struct nvmm_mem mem;
   3089 	uint8_t membuf[8];
   3090 	uint64_t val;
   3091 
   3092 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3093 
   3094 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3095 	mem.size = instr->operand_size;
   3096 	mem.data = membuf;
   3097 
   3098 	/* Determine the direction. */
   3099 	switch (instr->src.type) {
   3100 	case STORE_REG:
   3101 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3102 			/* Indirect access. */
   3103 			mem.write = false;
   3104 		} else {
   3105 			/* Direct access. */
   3106 			mem.write = true;
   3107 		}
   3108 		break;
   3109 	case STORE_IMM:
   3110 		mem.write = true;
   3111 		break;
   3112 	case STORE_SIB:
   3113 		mem.write = false;
   3114 		break;
   3115 	case STORE_DMO:
   3116 		mem.write = false;
   3117 		break;
   3118 	default:
   3119 		DISASSEMBLER_BUG();
   3120 	}
   3121 
   3122 	if (mem.write) {
   3123 		switch (instr->src.type) {
   3124 		case STORE_REG:
   3125 			if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3126 				DISASSEMBLER_BUG();
   3127 			}
   3128 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3129 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3130 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3131 			break;
   3132 		case STORE_IMM:
   3133 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3134 			break;
   3135 		default:
   3136 			DISASSEMBLER_BUG();
   3137 		}
   3138 	} else if (instr->emul->read) {
   3139 		if (instr->dst.type != STORE_REG) {
   3140 			DISASSEMBLER_BUG();
   3141 		}
   3142 		if (instr->dst.disp.type != DISP_NONE) {
   3143 			DISASSEMBLER_BUG();
   3144 		}
   3145 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3146 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3147 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3148 	}
   3149 
   3150 	(*instr->emul->func)(&mem, state->gprs);
   3151 
   3152 	if (!instr->emul->notouch && !mem.write) {
   3153 		if (instr->dst.type != STORE_REG) {
   3154 			DISASSEMBLER_BUG();
   3155 		}
   3156 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3157 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3158 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3159 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3160 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3161 	}
   3162 
   3163 	return 0;
   3164 }
   3165 
   3166 int
   3167 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
   3168     struct nvmm_exit *exit)
   3169 {
   3170 	struct nvmm_x64_state state;
   3171 	struct x86_instr instr;
   3172 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3173 	int ret;
   3174 
   3175 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_MEMORY)) {
   3176 		errno = EINVAL;
   3177 		return -1;
   3178 	}
   3179 
   3180 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
   3181 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3182 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3183 	if (ret == -1)
   3184 		return -1;
   3185 
   3186 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3187 		/*
   3188 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3189 		 * it ourselves.
   3190 		 */
   3191 		ret = fetch_instruction(mach, &state, exit);
   3192 		if (ret == -1)
   3193 			return -1;
   3194 	}
   3195 
   3196 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3197 	    &instr, &state);
   3198 	if (ret == -1) {
   3199 		errno = ENODEV;
   3200 		return -1;
   3201 	}
   3202 
   3203 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3204 		cnt = rep_get_cnt(&state, instr.address_size);
   3205 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3206 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3207 			goto out;
   3208 		}
   3209 	}
   3210 
   3211 	if (instr.opcode->movs) {
   3212 		ret = assist_mem_double(mach, &state, &instr);
   3213 	} else {
   3214 		ret = assist_mem_single(mach, &state, &instr, exit);
   3215 	}
   3216 	if (ret == -1) {
   3217 		errno = ENODEV;
   3218 		return -1;
   3219 	}
   3220 
   3221 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3222 		cnt -= 1;
   3223 		rep_set_cnt(&state, instr.address_size, cnt);
   3224 		if (cnt == 0) {
   3225 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3226 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3227 			if (state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3228 				state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3229 			}
   3230 		}
   3231 	} else {
   3232 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3233 	}
   3234 
   3235 out:
   3236 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3237 	if (ret == -1)
   3238 		return -1;
   3239 
   3240 	return 0;
   3241 }
   3242