Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.23
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.23 2019/02/15 16:42:27 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 
     96 	return 0;
     97 }
     98 
     99 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    100 
    101 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    102 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    103 
    104 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    105 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    106 
    107 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    108 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    109 
    110 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    111 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    112 
    113 #define CR3_FRAME_32BIT	PG_FRAME
    114 
    115 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    116 
    117 static int
    118 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    119     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    120 {
    121 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    122 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    123 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    124 
    125 	/* We begin with an RWXU access. */
    126 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    127 
    128 	/* Parse L2. */
    129 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    130 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    131 		return -1;
    132 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    133 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    134 	if ((pte & PG_V) == 0)
    135 		return -1;
    136 	if ((pte & PG_u) == 0)
    137 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    138 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    139 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    140 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    141 		return -1;
    142 	if (pte & PG_PS) {
    143 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    144 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    145 		return 0;
    146 	}
    147 
    148 	/* Parse L1. */
    149 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    150 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    151 		return -1;
    152 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    153 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    154 	if ((pte & PG_V) == 0)
    155 		return -1;
    156 	if ((pte & PG_u) == 0)
    157 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    158 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    159 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    160 	if (pte & PG_PS)
    161 		return -1;
    162 
    163 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    164 	return 0;
    165 }
    166 
    167 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    168 
    169 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    170 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    171 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    172 
    173 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    174 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    175 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    176 
    177 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    178 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    179 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    180 
    181 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    182 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    183 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    184 
    185 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    186 
    187 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    188 
    189 static int
    190 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    191     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    192 {
    193 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    194 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    195 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    196 
    197 	/* We begin with an RWXU access. */
    198 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    199 
    200 	/* Parse L3. */
    201 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    202 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    203 		return -1;
    204 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    205 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    206 	if ((pte & PG_V) == 0)
    207 		return -1;
    208 	if (pte & PG_NX)
    209 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    210 	if (pte & PG_PS)
    211 		return -1;
    212 
    213 	/* Parse L2. */
    214 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    215 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    216 		return -1;
    217 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    218 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    219 	if ((pte & PG_V) == 0)
    220 		return -1;
    221 	if ((pte & PG_u) == 0)
    222 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    223 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    224 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    225 	if (pte & PG_NX)
    226 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    227 	if (pte & PG_PS) {
    228 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    229 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    230 		return 0;
    231 	}
    232 
    233 	/* Parse L1. */
    234 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    235 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    236 		return -1;
    237 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    238 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    239 	if ((pte & PG_V) == 0)
    240 		return -1;
    241 	if ((pte & PG_u) == 0)
    242 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    243 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    244 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    245 	if (pte & PG_NX)
    246 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    247 	if (pte & PG_PS)
    248 		return -1;
    249 
    250 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    251 	return 0;
    252 }
    253 
    254 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    255 
    256 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    257 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    258 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    259 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    260 
    261 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    262 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    263 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    264 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    265 
    266 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    267 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    268 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    269 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    270 
    271 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    272 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    273 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    274 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    275 
    276 #define CR3_FRAME_64BIT	PG_FRAME
    277 
    278 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    279 
    280 static inline bool
    281 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    282 {
    283 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    284 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    285 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    286 }
    287 
    288 static int
    289 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    290     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    291 {
    292 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    293 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    294 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    295 
    296 	/* We begin with an RWXU access. */
    297 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    298 
    299 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    300 		return -1;
    301 
    302 	/* Parse L4. */
    303 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    304 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva) == -1)
    305 		return -1;
    306 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    307 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    308 	if ((pte & PG_V) == 0)
    309 		return -1;
    310 	if ((pte & PG_u) == 0)
    311 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    312 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    313 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    314 	if (pte & PG_NX)
    315 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    316 	if (pte & PG_PS)
    317 		return -1;
    318 
    319 	/* Parse L3. */
    320 	L3gpa = (pte & PG_FRAME);
    321 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    322 		return -1;
    323 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    324 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    325 	if ((pte & PG_V) == 0)
    326 		return -1;
    327 	if ((pte & PG_u) == 0)
    328 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    329 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    330 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    331 	if (pte & PG_NX)
    332 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    333 	if (pte & PG_PS) {
    334 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    335 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    336 		return 0;
    337 	}
    338 
    339 	/* Parse L2. */
    340 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    341 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    342 		return -1;
    343 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    344 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    345 	if ((pte & PG_V) == 0)
    346 		return -1;
    347 	if ((pte & PG_u) == 0)
    348 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    349 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    350 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    351 	if (pte & PG_NX)
    352 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    353 	if (pte & PG_PS) {
    354 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    355 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    356 		return 0;
    357 	}
    358 
    359 	/* Parse L1. */
    360 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    361 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    362 		return -1;
    363 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    364 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    365 	if ((pte & PG_V) == 0)
    366 		return -1;
    367 	if ((pte & PG_u) == 0)
    368 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    369 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    370 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    371 	if (pte & PG_NX)
    372 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    373 	if (pte & PG_PS)
    374 		return -1;
    375 
    376 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    377 	return 0;
    378 }
    379 
    380 static inline int
    381 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    382     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    383 {
    384 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    385 	uint64_t cr3;
    386 	size_t off;
    387 	int ret;
    388 
    389 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    390 		/* No paging. */
    391 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    392 		*gpa = gva;
    393 		return 0;
    394 	}
    395 
    396 	off = (gva & PAGE_MASK);
    397 	gva &= ~PAGE_MASK;
    398 
    399 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    400 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    401 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    402 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    403 
    404 	if (is_pae && is_lng) {
    405 		/* 64bit */
    406 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    407 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    408 		/* 32bit PAE */
    409 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    410 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    411 		/* 32bit */
    412 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    413 	} else {
    414 		ret = -1;
    415 	}
    416 
    417 	if (ret == -1) {
    418 		errno = EFAULT;
    419 	}
    420 
    421 	*gpa = *gpa + off;
    422 
    423 	return ret;
    424 }
    425 
    426 int
    427 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    428     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    429 {
    430 	struct nvmm_x64_state state;
    431 	int ret;
    432 
    433 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    434 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    435 	if (ret == -1)
    436 		return -1;
    437 
    438 	return x86_gva_to_gpa(mach, &state, gva, gpa, prot);
    439 }
    440 
    441 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    442 
    443 static inline bool
    444 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    445 {
    446 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    447 }
    448 
    449 static inline bool
    450 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    451 {
    452 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng != 0);
    453 }
    454 
    455 static inline bool
    456 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    457 {
    458 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    459 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 1);
    460 }
    461 
    462 static inline bool
    463 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    464 {
    465 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    466 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 0);
    467 }
    468 
    469 static int
    470 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    471 {
    472 	uint64_t limit;
    473 
    474 	/*
    475 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    476 	 * tiring.
    477 	 */
    478 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    479 		goto error;
    480 	}
    481 
    482 	limit = (seg->limit + 1);
    483 	if (__predict_true(seg->attrib.gran)) {
    484 		limit *= PAGE_SIZE;
    485 	}
    486 
    487 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    488 		goto error;
    489 	}
    490 
    491 	return 0;
    492 
    493 error:
    494 	errno = EFAULT;
    495 	return -1;
    496 }
    497 
    498 static inline void
    499 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    500 {
    501 	*gva += seg->base;
    502 }
    503 
    504 static inline uint64_t
    505 size_to_mask(size_t size)
    506 {
    507 	switch (size) {
    508 	case 1:
    509 		return 0x00000000000000FF;
    510 	case 2:
    511 		return 0x000000000000FFFF;
    512 	case 4:
    513 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    514 	case 8:
    515 	default:
    516 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    517 	}
    518 }
    519 
    520 static uint64_t
    521 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    522 {
    523 	uint64_t mask, cnt;
    524 
    525 	mask = size_to_mask(adsize);
    526 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    527 
    528 	return cnt;
    529 }
    530 
    531 static void
    532 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    533 {
    534 	uint64_t mask;
    535 
    536 	/* XXX: should we zero-extend? */
    537 	mask = size_to_mask(adsize);
    538 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    539 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    540 }
    541 
    542 static int
    543 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    544     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    545 {
    546 	struct nvmm_mem mem;
    547 	nvmm_prot_t prot;
    548 	gpaddr_t gpa;
    549 	uintptr_t hva;
    550 	bool is_mmio;
    551 	int ret, remain;
    552 
    553 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    554 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    555 		return -1;
    556 	}
    557 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    558 		errno = EFAULT;
    559 		return -1;
    560 	}
    561 
    562 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    563 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    564 	} else {
    565 		remain = 0;
    566 	}
    567 	size -= remain;
    568 
    569 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    570 	is_mmio = (ret == -1);
    571 
    572 	if (is_mmio) {
    573 		mem.data = data;
    574 		mem.gpa = gpa;
    575 		mem.write = false;
    576 		mem.size = size;
    577 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    578 	} else {
    579 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    580 	}
    581 
    582 	if (remain > 0) {
    583 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva + size,
    584 		    data + size, remain);
    585 	} else {
    586 		ret = 0;
    587 	}
    588 
    589 	return ret;
    590 }
    591 
    592 static int
    593 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    594     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    595 {
    596 	struct nvmm_mem mem;
    597 	nvmm_prot_t prot;
    598 	gpaddr_t gpa;
    599 	uintptr_t hva;
    600 	bool is_mmio;
    601 	int ret, remain;
    602 
    603 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    604 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    605 		return -1;
    606 	}
    607 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    608 		errno = EFAULT;
    609 		return -1;
    610 	}
    611 
    612 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    613 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    614 	} else {
    615 		remain = 0;
    616 	}
    617 	size -= remain;
    618 
    619 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    620 	is_mmio = (ret == -1);
    621 
    622 	if (is_mmio) {
    623 		mem.data = data;
    624 		mem.gpa = gpa;
    625 		mem.write = true;
    626 		mem.size = size;
    627 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    628 	} else {
    629 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    630 	}
    631 
    632 	if (remain > 0) {
    633 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva + size,
    634 		    data + size, remain);
    635 	} else {
    636 		ret = 0;
    637 	}
    638 
    639 	return ret;
    640 }
    641 
    642 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    643 
    644 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_x64_state *);
    645 
    646 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    647 
    648 static int
    649 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    650     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    651 {
    652 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    653 	size_t i, iosize, iocnt;
    654 	int ret;
    655 
    656 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    657 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    658 	iocnt = iosize / io->size;
    659 
    660 	io->data = iobuf;
    661 
    662 	if (!io->in) {
    663 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    664 		if (ret == -1)
    665 			return -1;
    666 	}
    667 
    668 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    669 		(*__callbacks.io)(io);
    670 		io->data += io->size;
    671 	}
    672 
    673 	if (io->in) {
    674 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    675 		if (ret == -1)
    676 			return -1;
    677 	}
    678 
    679 	return iocnt;
    680 }
    681 
    682 int
    683 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    684     struct nvmm_exit *exit)
    685 {
    686 	struct nvmm_x64_state state;
    687 	struct nvmm_io io;
    688 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    689 	uint8_t iobuf[8];
    690 	int iocnt = 1;
    691 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    692 	int reg = 0; /* GCC */
    693 	int ret, seg;
    694 	bool psld = false;
    695 
    696 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_IO)) {
    697 		errno = EINVAL;
    698 		return -1;
    699 	}
    700 
    701 	io.port = exit->u.io.port;
    702 	io.in = (exit->u.io.type == NVMM_EXIT_IO_IN);
    703 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    704 	io.data = iobuf;
    705 
    706 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    707 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    708 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    709 	if (ret == -1)
    710 		return -1;
    711 
    712 	if (exit->u.io.rep) {
    713 		cnt = rep_get_cnt(&state, exit->u.io.address_size);
    714 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    715 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    716 			goto out;
    717 		}
    718 	}
    719 
    720 	if (__predict_false(state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    721 		psld = true;
    722 	}
    723 
    724 	/*
    725 	 * Determine GVA.
    726 	 */
    727 	if (exit->u.io.str) {
    728 		if (io.in) {
    729 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    730 		} else {
    731 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    732 		}
    733 
    734 		gva = state.gprs[reg];
    735 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    736 
    737 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    738 			seg = exit->u.io.seg;
    739 		} else {
    740 			if (io.in) {
    741 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    742 			} else {
    743 				seg = fetch_segment(mach, &state);
    744 				if (seg == -1)
    745 					return -1;
    746 			}
    747 		}
    748 
    749 		if (__predict_true(is_long_mode(&state))) {
    750 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    751 				segment_apply(&state.segs[seg], &gva);
    752 			}
    753 		} else {
    754 			ret = segment_check(&state.segs[seg], gva, io.size);
    755 			if (ret == -1)
    756 				return -1;
    757 			segment_apply(&state.segs[seg], &gva);
    758 		}
    759 
    760 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    761 			iocnt = assist_io_batch(mach, &state, &io, gva, cnt);
    762 			if (iocnt == -1)
    763 				return -1;
    764 			goto done;
    765 		}
    766 	}
    767 
    768 	if (!io.in) {
    769 		if (!exit->u.io.str) {
    770 			memcpy(io.data, &state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    771 		} else {
    772 			ret = read_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    773 			    io.size);
    774 			if (ret == -1)
    775 				return -1;
    776 		}
    777 	}
    778 
    779 	(*__callbacks.io)(&io);
    780 
    781 	if (io.in) {
    782 		if (!exit->u.io.str) {
    783 			memcpy(&state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    784 			if (io.size == 4) {
    785 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    786 				state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    787 			}
    788 		} else {
    789 			ret = write_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    790 			    io.size);
    791 			if (ret == -1)
    792 				return -1;
    793 		}
    794 	}
    795 
    796 done:
    797 	if (exit->u.io.str) {
    798 		if (__predict_false(psld)) {
    799 			state.gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    800 		} else {
    801 			state.gprs[reg] += iocnt * io.size;
    802 		}
    803 	}
    804 
    805 	if (exit->u.io.rep) {
    806 		cnt -= iocnt;
    807 		rep_set_cnt(&state, exit->u.io.address_size, cnt);
    808 		if (cnt == 0) {
    809 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    810 		}
    811 	} else {
    812 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    813 	}
    814 
    815 out:
    816 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    817 	if (ret == -1)
    818 		return -1;
    819 
    820 	return 0;
    821 }
    822 
    823 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    824 
    825 struct x86_emul {
    826 	bool read;
    827 	bool notouch;
    828 	void (*func)(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    829 };
    830 
    831 static void x86_func_or(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    832 static void x86_func_and(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    833 static void x86_func_sub(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    834 static void x86_func_xor(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    835 static void x86_func_cmp(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    836 static void x86_func_test(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    837 static void x86_func_mov(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    838 static void x86_func_stos(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    839 static void x86_func_lods(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    840 static void x86_func_movs(struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    841 
    842 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    843 	.read = true,
    844 	.func = x86_func_or
    845 };
    846 
    847 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    848 	.read = true,
    849 	.func = x86_func_and
    850 };
    851 
    852 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    853 	.read = true,
    854 	.func = x86_func_sub
    855 };
    856 
    857 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    858 	.read = true,
    859 	.func = x86_func_xor
    860 };
    861 
    862 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    863 	.notouch = true,
    864 	.func = x86_func_cmp
    865 };
    866 
    867 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    868 	.notouch = true,
    869 	.func = x86_func_test
    870 };
    871 
    872 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    873 	.func = x86_func_mov
    874 };
    875 
    876 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    877 	.func = x86_func_stos
    878 };
    879 
    880 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    881 	.func = x86_func_lods
    882 };
    883 
    884 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    885 	.func = x86_func_movs
    886 };
    887 
    888 /* Legacy prefixes. */
    889 #define LEG_LOCK	0xF0
    890 #define LEG_REPN	0xF2
    891 #define LEG_REP		0xF3
    892 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    893 #define LEG_OVR_SS	0x36
    894 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    895 #define LEG_OVR_ES	0x26
    896 #define LEG_OVR_FS	0x64
    897 #define LEG_OVR_GS	0x65
    898 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    899 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    900 
    901 struct x86_legpref {
    902 	bool opr_ovr:1;
    903 	bool adr_ovr:1;
    904 	bool rep:1;
    905 	bool repn:1;
    906 	int seg;
    907 };
    908 
    909 struct x86_rexpref {
    910 	bool present;
    911 	bool w;
    912 	bool r;
    913 	bool x;
    914 	bool b;
    915 };
    916 
    917 struct x86_reg {
    918 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    919 	uint64_t mask;
    920 };
    921 
    922 enum x86_disp_type {
    923 	DISP_NONE,
    924 	DISP_0,
    925 	DISP_1,
    926 	DISP_4
    927 };
    928 
    929 struct x86_disp {
    930 	enum x86_disp_type type;
    931 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    932 };
    933 
    934 enum REGMODRM__Mod {
    935 	MOD_DIS0, /* also, register indirect */
    936 	MOD_DIS1,
    937 	MOD_DIS4,
    938 	MOD_REG
    939 };
    940 
    941 enum REGMODRM__Reg {
    942 	REG_000, /* these fields are indexes to the register map */
    943 	REG_001,
    944 	REG_010,
    945 	REG_011,
    946 	REG_100,
    947 	REG_101,
    948 	REG_110,
    949 	REG_111
    950 };
    951 
    952 enum REGMODRM__Rm {
    953 	RM_000, /* reg */
    954 	RM_001, /* reg */
    955 	RM_010, /* reg */
    956 	RM_011, /* reg */
    957 	RM_RSP_SIB, /* reg or SIB, depending on the MOD */
    958 	RM_RBP_DISP32, /* reg or displacement-only (= RIP-relative on amd64) */
    959 	RM_110,
    960 	RM_111
    961 };
    962 
    963 struct x86_regmodrm {
    964 	bool present;
    965 	enum REGMODRM__Mod mod;
    966 	enum REGMODRM__Reg reg;
    967 	enum REGMODRM__Rm rm;
    968 };
    969 
    970 struct x86_immediate {
    971 	uint64_t data;
    972 };
    973 
    974 struct x86_sib {
    975 	uint8_t scale;
    976 	const struct x86_reg *idx;
    977 	const struct x86_reg *bas;
    978 };
    979 
    980 enum x86_store_type {
    981 	STORE_NONE,
    982 	STORE_REG,
    983 	STORE_IMM,
    984 	STORE_SIB,
    985 	STORE_DMO
    986 };
    987 
    988 struct x86_store {
    989 	enum x86_store_type type;
    990 	union {
    991 		const struct x86_reg *reg;
    992 		struct x86_immediate imm;
    993 		struct x86_sib sib;
    994 		uint64_t dmo;
    995 	} u;
    996 	struct x86_disp disp;
    997 	int hardseg;
    998 };
    999 
   1000 struct x86_instr {
   1001 	size_t len;
   1002 	struct x86_legpref legpref;
   1003 	struct x86_rexpref rexpref;
   1004 	size_t operand_size;
   1005 	size_t address_size;
   1006 	uint64_t zeroextend_mask;
   1007 
   1008 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1009 
   1010 	const struct x86_opcode *opcode;
   1011 
   1012 	struct x86_store src;
   1013 	struct x86_store dst;
   1014 	struct x86_store *strm;
   1015 
   1016 	const struct x86_emul *emul;
   1017 };
   1018 
   1019 struct x86_decode_fsm {
   1020 	/* vcpu */
   1021 	bool is64bit;
   1022 	bool is32bit;
   1023 	bool is16bit;
   1024 
   1025 	/* fsm */
   1026 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1027 	uint8_t *buf;
   1028 	uint8_t *end;
   1029 };
   1030 
   1031 struct x86_opcode {
   1032 	uint8_t byte;
   1033 	bool regmodrm;
   1034 	bool regtorm;
   1035 	bool dmo;
   1036 	bool todmo;
   1037 	bool movs;
   1038 	bool stos;
   1039 	bool lods;
   1040 	bool szoverride;
   1041 	int defsize;
   1042 	int allsize;
   1043 	bool group1;
   1044 	bool group3;
   1045 	bool group11;
   1046 	bool immediate;
   1047 	int flags;
   1048 	const struct x86_emul *emul;
   1049 };
   1050 
   1051 struct x86_group_entry {
   1052 	const struct x86_emul *emul;
   1053 };
   1054 
   1055 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1056 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1057 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1058 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1059 
   1060 #define FLAG_imm8	0x01
   1061 #define FLAG_immz	0x02
   1062 #define FLAG_ze		0x04
   1063 
   1064 static const struct x86_group_entry group1[8] = {
   1065 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1066 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1067 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1068 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1069 };
   1070 
   1071 static const struct x86_group_entry group3[8] = {
   1072 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1073 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1074 };
   1075 
   1076 static const struct x86_group_entry group11[8] = {
   1077 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1078 };
   1079 
   1080 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[] = {
   1081 	/*
   1082 	 * Group1
   1083 	 */
   1084 	{
   1085 		/* Eb, Ib */
   1086 		.byte = 0x80,
   1087 		.regmodrm = true,
   1088 		.regtorm = true,
   1089 		.szoverride = false,
   1090 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1091 		.allsize = -1,
   1092 		.group1 = true,
   1093 		.immediate = true,
   1094 		.emul = NULL /* group1 */
   1095 	},
   1096 	{
   1097 		/* Ev, Iz */
   1098 		.byte = 0x81,
   1099 		.regmodrm = true,
   1100 		.regtorm = true,
   1101 		.szoverride = true,
   1102 		.defsize = -1,
   1103 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1104 		.group1 = true,
   1105 		.immediate = true,
   1106 		.flags = FLAG_immz,
   1107 		.emul = NULL /* group1 */
   1108 	},
   1109 	{
   1110 		/* Ev, Ib */
   1111 		.byte = 0x83,
   1112 		.regmodrm = true,
   1113 		.regtorm = true,
   1114 		.szoverride = true,
   1115 		.defsize = -1,
   1116 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1117 		.group1 = true,
   1118 		.immediate = true,
   1119 		.flags = FLAG_imm8,
   1120 		.emul = NULL /* group1 */
   1121 	},
   1122 
   1123 	/*
   1124 	 * Group3
   1125 	 */
   1126 	{
   1127 		/* Eb, Ib */
   1128 		.byte = 0xF6,
   1129 		.regmodrm = true,
   1130 		.regtorm = true,
   1131 		.szoverride = false,
   1132 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1133 		.allsize = -1,
   1134 		.group3 = true,
   1135 		.immediate = true,
   1136 		.emul = NULL /* group3 */
   1137 	},
   1138 	{
   1139 		/* Ev, Iz */
   1140 		.byte = 0xF7,
   1141 		.regmodrm = true,
   1142 		.regtorm = true,
   1143 		.szoverride = true,
   1144 		.defsize = -1,
   1145 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1146 		.group3 = true,
   1147 		.immediate = true,
   1148 		.flags = FLAG_immz,
   1149 		.emul = NULL /* group3 */
   1150 	},
   1151 
   1152 	/*
   1153 	 * Group11
   1154 	 */
   1155 	{
   1156 		/* Eb, Ib */
   1157 		.byte = 0xC6,
   1158 		.regmodrm = true,
   1159 		.regtorm = true,
   1160 		.szoverride = false,
   1161 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1162 		.allsize = -1,
   1163 		.group11 = true,
   1164 		.immediate = true,
   1165 		.emul = NULL /* group11 */
   1166 	},
   1167 	{
   1168 		/* Ev, Iz */
   1169 		.byte = 0xC7,
   1170 		.regmodrm = true,
   1171 		.regtorm = true,
   1172 		.szoverride = true,
   1173 		.defsize = -1,
   1174 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1175 		.group11 = true,
   1176 		.immediate = true,
   1177 		.flags = FLAG_immz,
   1178 		.emul = NULL /* group11 */
   1179 	},
   1180 
   1181 	/*
   1182 	 * OR
   1183 	 */
   1184 	{
   1185 		/* Eb, Gb */
   1186 		.byte = 0x08,
   1187 		.regmodrm = true,
   1188 		.regtorm = true,
   1189 		.szoverride = false,
   1190 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1191 		.allsize = -1,
   1192 		.emul = &x86_emul_or
   1193 	},
   1194 	{
   1195 		/* Ev, Gv */
   1196 		.byte = 0x09,
   1197 		.regmodrm = true,
   1198 		.regtorm = true,
   1199 		.szoverride = true,
   1200 		.defsize = -1,
   1201 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1202 		.emul = &x86_emul_or
   1203 	},
   1204 	{
   1205 		/* Gb, Eb */
   1206 		.byte = 0x0A,
   1207 		.regmodrm = true,
   1208 		.regtorm = false,
   1209 		.szoverride = false,
   1210 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1211 		.allsize = -1,
   1212 		.emul = &x86_emul_or
   1213 	},
   1214 	{
   1215 		/* Gv, Ev */
   1216 		.byte = 0x0B,
   1217 		.regmodrm = true,
   1218 		.regtorm = false,
   1219 		.szoverride = true,
   1220 		.defsize = -1,
   1221 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1222 		.emul = &x86_emul_or
   1223 	},
   1224 
   1225 	/*
   1226 	 * AND
   1227 	 */
   1228 	{
   1229 		/* Eb, Gb */
   1230 		.byte = 0x20,
   1231 		.regmodrm = true,
   1232 		.regtorm = true,
   1233 		.szoverride = false,
   1234 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1235 		.allsize = -1,
   1236 		.emul = &x86_emul_and
   1237 	},
   1238 	{
   1239 		/* Ev, Gv */
   1240 		.byte = 0x21,
   1241 		.regmodrm = true,
   1242 		.regtorm = true,
   1243 		.szoverride = true,
   1244 		.defsize = -1,
   1245 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1246 		.emul = &x86_emul_and
   1247 	},
   1248 	{
   1249 		/* Gb, Eb */
   1250 		.byte = 0x22,
   1251 		.regmodrm = true,
   1252 		.regtorm = false,
   1253 		.szoverride = false,
   1254 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1255 		.allsize = -1,
   1256 		.emul = &x86_emul_and
   1257 	},
   1258 	{
   1259 		/* Gv, Ev */
   1260 		.byte = 0x23,
   1261 		.regmodrm = true,
   1262 		.regtorm = false,
   1263 		.szoverride = true,
   1264 		.defsize = -1,
   1265 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1266 		.emul = &x86_emul_and
   1267 	},
   1268 
   1269 	/*
   1270 	 * SUB
   1271 	 */
   1272 	{
   1273 		/* Eb, Gb */
   1274 		.byte = 0x28,
   1275 		.regmodrm = true,
   1276 		.regtorm = true,
   1277 		.szoverride = false,
   1278 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1279 		.allsize = -1,
   1280 		.emul = &x86_emul_sub
   1281 	},
   1282 	{
   1283 		/* Ev, Gv */
   1284 		.byte = 0x29,
   1285 		.regmodrm = true,
   1286 		.regtorm = true,
   1287 		.szoverride = true,
   1288 		.defsize = -1,
   1289 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1290 		.emul = &x86_emul_sub
   1291 	},
   1292 	{
   1293 		/* Gb, Eb */
   1294 		.byte = 0x2A,
   1295 		.regmodrm = true,
   1296 		.regtorm = false,
   1297 		.szoverride = false,
   1298 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1299 		.allsize = -1,
   1300 		.emul = &x86_emul_sub
   1301 	},
   1302 	{
   1303 		/* Gv, Ev */
   1304 		.byte = 0x2B,
   1305 		.regmodrm = true,
   1306 		.regtorm = false,
   1307 		.szoverride = true,
   1308 		.defsize = -1,
   1309 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1310 		.emul = &x86_emul_sub
   1311 	},
   1312 
   1313 	/*
   1314 	 * XOR
   1315 	 */
   1316 	{
   1317 		/* Eb, Gb */
   1318 		.byte = 0x30,
   1319 		.regmodrm = true,
   1320 		.regtorm = true,
   1321 		.szoverride = false,
   1322 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1323 		.allsize = -1,
   1324 		.emul = &x86_emul_xor
   1325 	},
   1326 	{
   1327 		/* Ev, Gv */
   1328 		.byte = 0x31,
   1329 		.regmodrm = true,
   1330 		.regtorm = true,
   1331 		.szoverride = true,
   1332 		.defsize = -1,
   1333 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1334 		.emul = &x86_emul_xor
   1335 	},
   1336 	{
   1337 		/* Gb, Eb */
   1338 		.byte = 0x32,
   1339 		.regmodrm = true,
   1340 		.regtorm = false,
   1341 		.szoverride = false,
   1342 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1343 		.allsize = -1,
   1344 		.emul = &x86_emul_xor
   1345 	},
   1346 	{
   1347 		/* Gv, Ev */
   1348 		.byte = 0x33,
   1349 		.regmodrm = true,
   1350 		.regtorm = false,
   1351 		.szoverride = true,
   1352 		.defsize = -1,
   1353 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1354 		.emul = &x86_emul_xor
   1355 	},
   1356 
   1357 	/*
   1358 	 * MOV
   1359 	 */
   1360 	{
   1361 		/* Eb, Gb */
   1362 		.byte = 0x88,
   1363 		.regmodrm = true,
   1364 		.regtorm = true,
   1365 		.szoverride = false,
   1366 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1367 		.allsize = -1,
   1368 		.emul = &x86_emul_mov
   1369 	},
   1370 	{
   1371 		/* Ev, Gv */
   1372 		.byte = 0x89,
   1373 		.regmodrm = true,
   1374 		.regtorm = true,
   1375 		.szoverride = true,
   1376 		.defsize = -1,
   1377 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1378 		.emul = &x86_emul_mov
   1379 	},
   1380 	{
   1381 		/* Gb, Eb */
   1382 		.byte = 0x8A,
   1383 		.regmodrm = true,
   1384 		.regtorm = false,
   1385 		.szoverride = false,
   1386 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1387 		.allsize = -1,
   1388 		.emul = &x86_emul_mov
   1389 	},
   1390 	{
   1391 		/* Gv, Ev */
   1392 		.byte = 0x8B,
   1393 		.regmodrm = true,
   1394 		.regtorm = false,
   1395 		.szoverride = true,
   1396 		.defsize = -1,
   1397 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1398 		.emul = &x86_emul_mov
   1399 	},
   1400 	{
   1401 		/* AL, Ob */
   1402 		.byte = 0xA0,
   1403 		.dmo = true,
   1404 		.todmo = false,
   1405 		.szoverride = false,
   1406 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1407 		.allsize = -1,
   1408 		.emul = &x86_emul_mov
   1409 	},
   1410 	{
   1411 		/* rAX, Ov */
   1412 		.byte = 0xA1,
   1413 		.dmo = true,
   1414 		.todmo = false,
   1415 		.szoverride = true,
   1416 		.defsize = -1,
   1417 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1418 		.emul = &x86_emul_mov
   1419 	},
   1420 	{
   1421 		/* Ob, AL */
   1422 		.byte = 0xA2,
   1423 		.dmo = true,
   1424 		.todmo = true,
   1425 		.szoverride = false,
   1426 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1427 		.allsize = -1,
   1428 		.emul = &x86_emul_mov
   1429 	},
   1430 	{
   1431 		/* Ov, rAX */
   1432 		.byte = 0xA3,
   1433 		.dmo = true,
   1434 		.todmo = true,
   1435 		.szoverride = true,
   1436 		.defsize = -1,
   1437 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1438 		.emul = &x86_emul_mov
   1439 	},
   1440 
   1441 	/*
   1442 	 * MOVS
   1443 	 */
   1444 	{
   1445 		/* Yb, Xb */
   1446 		.byte = 0xA4,
   1447 		.movs = true,
   1448 		.szoverride = false,
   1449 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1450 		.allsize = -1,
   1451 		.emul = &x86_emul_movs
   1452 	},
   1453 	{
   1454 		/* Yv, Xv */
   1455 		.byte = 0xA5,
   1456 		.movs = true,
   1457 		.szoverride = true,
   1458 		.defsize = -1,
   1459 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1460 		.emul = &x86_emul_movs
   1461 	},
   1462 
   1463 	/*
   1464 	 * STOS
   1465 	 */
   1466 	{
   1467 		/* Yb, AL */
   1468 		.byte = 0xAA,
   1469 		.stos = true,
   1470 		.szoverride = false,
   1471 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1472 		.allsize = -1,
   1473 		.emul = &x86_emul_stos
   1474 	},
   1475 	{
   1476 		/* Yv, rAX */
   1477 		.byte = 0xAB,
   1478 		.stos = true,
   1479 		.szoverride = true,
   1480 		.defsize = -1,
   1481 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1482 		.emul = &x86_emul_stos
   1483 	},
   1484 
   1485 	/*
   1486 	 * LODS
   1487 	 */
   1488 	{
   1489 		/* AL, Xb */
   1490 		.byte = 0xAC,
   1491 		.lods = true,
   1492 		.szoverride = false,
   1493 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1494 		.allsize = -1,
   1495 		.emul = &x86_emul_lods
   1496 	},
   1497 	{
   1498 		/* rAX, Xv */
   1499 		.byte = 0xAD,
   1500 		.lods = true,
   1501 		.szoverride = true,
   1502 		.defsize = -1,
   1503 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1504 		.emul = &x86_emul_lods
   1505 	},
   1506 };
   1507 
   1508 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[] = {
   1509 	/*
   1510 	 * MOVZX
   1511 	 */
   1512 	{
   1513 		/* Gv, Eb */
   1514 		.byte = 0xB6,
   1515 		.regmodrm = true,
   1516 		.regtorm = false,
   1517 		.szoverride = true,
   1518 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1519 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1520 		.flags = FLAG_ze,
   1521 		.emul = &x86_emul_mov
   1522 	},
   1523 	{
   1524 		/* Gv, Ew */
   1525 		.byte = 0xB7,
   1526 		.regmodrm = true,
   1527 		.regtorm = false,
   1528 		.szoverride = true,
   1529 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1530 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1531 		.flags = FLAG_ze,
   1532 		.emul = &x86_emul_mov
   1533 	},
   1534 };
   1535 
   1536 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1537 
   1538 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1539 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] = {
   1540 	[false] = {
   1541 		/* No REX prefix. */
   1542 		[0b00] = {
   1543 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1544 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1545 			[2] = { -1, 0 },
   1546 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1547 			[4] = { -1, 0 },
   1548 			[5] = { -1, 0 },
   1549 			[6] = { -1, 0 },
   1550 			[7] = { -1, 0 },
   1551 		},
   1552 		[0b01] = {
   1553 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1554 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1555 			[2] = { -1, 0 },
   1556 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1557 			[4] = { -1, 0 },
   1558 			[5] = { -1, 0 },
   1559 			[6] = { -1, 0 },
   1560 			[7] = { -1, 0 },
   1561 		},
   1562 		[0b10] = {
   1563 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1564 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1565 			[2] = { -1, 0 },
   1566 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1567 			[4] = { -1, 0 },
   1568 			[5] = { -1, 0 },
   1569 			[6] = { -1, 0 },
   1570 			[7] = { -1, 0 },
   1571 		},
   1572 		[0b11] = {
   1573 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1574 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1575 			[2] = { -1, 0 },
   1576 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1577 			[4] = { -1, 0 },
   1578 			[5] = { -1, 0 },
   1579 			[6] = { -1, 0 },
   1580 			[7] = { -1, 0 },
   1581 		}
   1582 	},
   1583 	[true] = {
   1584 		/* Has REX prefix. */
   1585 		[0b00] = {
   1586 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1587 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1588 			[2] = { -1, 0 },
   1589 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1590 			[4] = { -1, 0 },
   1591 			[5] = { -1, 0 },
   1592 			[6] = { -1, 0 },
   1593 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1594 		},
   1595 		[0b01] = {
   1596 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1597 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1598 			[2] = { -1, 0 },
   1599 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1600 			[4] = { -1, 0 },
   1601 			[5] = { -1, 0 },
   1602 			[6] = { -1, 0 },
   1603 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1604 		},
   1605 		[0b10] = {
   1606 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1607 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1608 			[2] = { -1, 0 },
   1609 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1610 			[4] = { -1, 0 },
   1611 			[5] = { -1, 0 },
   1612 			[6] = { -1, 0 },
   1613 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1614 		},
   1615 		[0b11] = {
   1616 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1617 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1618 			[2] = { -1, 0 },
   1619 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1620 			[4] = { -1, 0 },
   1621 			[5] = { -1, 0 },
   1622 			[6] = { -1, 0 },
   1623 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1624 		}
   1625 	}
   1626 };
   1627 
   1628 /* [depends][enc][size] */
   1629 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] = {
   1630 	[false] = {
   1631 		/* Not extended. */
   1632 		[0b000] = {
   1633 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1634 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1635 			[2] = { -1, 0 },
   1636 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1637 			[4] = { -1, 0 },
   1638 			[5] = { -1, 0 },
   1639 			[6] = { -1, 0 },
   1640 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1641 		},
   1642 		[0b001] = {
   1643 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1644 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1645 			[2] = { -1, 0 },
   1646 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1647 			[4] = { -1, 0 },
   1648 			[5] = { -1, 0 },
   1649 			[6] = { -1, 0 },
   1650 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1651 		},
   1652 		[0b010] = {
   1653 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1654 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1655 			[2] = { -1, 0 },
   1656 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1657 			[4] = { -1, 0 },
   1658 			[5] = { -1, 0 },
   1659 			[6] = { -1, 0 },
   1660 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1661 		},
   1662 		[0b011] = {
   1663 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1664 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1665 			[2] = { -1, 0 },
   1666 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1667 			[4] = { -1, 0 },
   1668 			[5] = { -1, 0 },
   1669 			[6] = { -1, 0 },
   1670 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1671 		},
   1672 		[0b100] = {
   1673 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1674 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1675 			[2] = { -1, 0 },
   1676 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1677 			[4] = { -1, 0 },
   1678 			[5] = { -1, 0 },
   1679 			[6] = { -1, 0 },
   1680 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1681 		},
   1682 		[0b101] = {
   1683 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1684 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1685 			[2] = { -1, 0 },
   1686 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1687 			[4] = { -1, 0 },
   1688 			[5] = { -1, 0 },
   1689 			[6] = { -1, 0 },
   1690 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1691 		},
   1692 		[0b110] = {
   1693 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1694 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1695 			[2] = { -1, 0 },
   1696 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1697 			[4] = { -1, 0 },
   1698 			[5] = { -1, 0 },
   1699 			[6] = { -1, 0 },
   1700 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1701 		},
   1702 		[0b111] = {
   1703 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1704 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1705 			[2] = { -1, 0 },
   1706 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1707 			[4] = { -1, 0 },
   1708 			[5] = { -1, 0 },
   1709 			[6] = { -1, 0 },
   1710 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1711 		},
   1712 	},
   1713 	[true] = {
   1714 		/* Extended. */
   1715 		[0b000] = {
   1716 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1717 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1718 			[2] = { -1, 0 },
   1719 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1720 			[4] = { -1, 0 },
   1721 			[5] = { -1, 0 },
   1722 			[6] = { -1, 0 },
   1723 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1724 		},
   1725 		[0b001] = {
   1726 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1727 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1728 			[2] = { -1, 0 },
   1729 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1730 			[4] = { -1, 0 },
   1731 			[5] = { -1, 0 },
   1732 			[6] = { -1, 0 },
   1733 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1734 		},
   1735 		[0b010] = {
   1736 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1737 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1738 			[2] = { -1, 0 },
   1739 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1740 			[4] = { -1, 0 },
   1741 			[5] = { -1, 0 },
   1742 			[6] = { -1, 0 },
   1743 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1744 		},
   1745 		[0b011] = {
   1746 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1747 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1748 			[2] = { -1, 0 },
   1749 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1750 			[4] = { -1, 0 },
   1751 			[5] = { -1, 0 },
   1752 			[6] = { -1, 0 },
   1753 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1754 		},
   1755 		[0b100] = {
   1756 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1757 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1758 			[2] = { -1, 0 },
   1759 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1760 			[4] = { -1, 0 },
   1761 			[5] = { -1, 0 },
   1762 			[6] = { -1, 0 },
   1763 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1764 		},
   1765 		[0b101] = {
   1766 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1767 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1768 			[2] = { -1, 0 },
   1769 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1770 			[4] = { -1, 0 },
   1771 			[5] = { -1, 0 },
   1772 			[6] = { -1, 0 },
   1773 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1774 		},
   1775 		[0b110] = {
   1776 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1777 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1778 			[2] = { -1, 0 },
   1779 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1780 			[4] = { -1, 0 },
   1781 			[5] = { -1, 0 },
   1782 			[6] = { -1, 0 },
   1783 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1784 		},
   1785 		[0b111] = {
   1786 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1787 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1788 			[2] = { -1, 0 },
   1789 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1790 			[4] = { -1, 0 },
   1791 			[5] = { -1, 0 },
   1792 			[6] = { -1, 0 },
   1793 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1794 		},
   1795 	}
   1796 };
   1797 
   1798 static int
   1799 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1800 {
   1801 	fsm->fn = NULL;
   1802 	return -1;
   1803 }
   1804 
   1805 static int
   1806 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1807 {
   1808 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1809 		return -1;
   1810 	}
   1811 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1812 	return 0;
   1813 }
   1814 
   1815 static void
   1816 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1817     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1818 {
   1819 	fsm->buf += n;
   1820 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1821 		fsm->fn = node_overflow;
   1822 	} else {
   1823 		fsm->fn = fn;
   1824 	}
   1825 }
   1826 
   1827 static const struct x86_reg *
   1828 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1829 {
   1830 	enc &= 0b11;
   1831 	if (regsize == 8) {
   1832 		/* May be 64bit without REX */
   1833 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1834 	}
   1835 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1836 }
   1837 
   1838 /*
   1839  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1840  * destination registers.
   1841  */
   1842 static int
   1843 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1844 {
   1845 	size_t adrsize;
   1846 
   1847 	adrsize = instr->address_size;
   1848 
   1849 	/* DS:RSI */
   1850 	instr->src.type = STORE_REG;
   1851 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1852 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1853 
   1854 	/* ES:RDI, force ES */
   1855 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1856 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1857 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1858 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1859 
   1860 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1861 
   1862 	return 0;
   1863 }
   1864 
   1865 /*
   1866  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1867  * destination register.
   1868  */
   1869 static int
   1870 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1871 {
   1872 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1873 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1874 	size_t adrsize, regsize;
   1875 
   1876 	adrsize = instr->address_size;
   1877 	regsize = instr->operand_size;
   1878 
   1879 	if (opcode->stos) {
   1880 		streg = &instr->src;
   1881 		stlo = &instr->dst;
   1882 	} else {
   1883 		streg = &instr->dst;
   1884 		stlo = &instr->src;
   1885 	}
   1886 
   1887 	streg->type = STORE_REG;
   1888 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1889 
   1890 	stlo->type = STORE_REG;
   1891 	if (opcode->stos) {
   1892 		/* ES:RDI, force ES */
   1893 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1894 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1895 	} else {
   1896 		/* DS:RSI */
   1897 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1898 	}
   1899 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1900 
   1901 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1902 
   1903 	return 0;
   1904 }
   1905 
   1906 static int
   1907 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1908 {
   1909 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1910 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1911 	size_t adrsize, regsize;
   1912 
   1913 	adrsize = instr->address_size;
   1914 	regsize = instr->operand_size;
   1915 
   1916 	if (opcode->todmo) {
   1917 		streg = &instr->src;
   1918 		stdmo = &instr->dst;
   1919 	} else {
   1920 		streg = &instr->dst;
   1921 		stdmo = &instr->src;
   1922 	}
   1923 
   1924 	streg->type = STORE_REG;
   1925 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1926 
   1927 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1928 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1929 		return -1;
   1930 	}
   1931 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1932 
   1933 	return 0;
   1934 }
   1935 
   1936 static inline uint64_t
   1937 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1938 {
   1939 	if (size == 1) {
   1940 		if (val & __BIT(7))
   1941 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1942 	} else if (size == 2) {
   1943 		if (val & __BIT(15))
   1944 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1945 	} else if (size == 4) {
   1946 		if (val & __BIT(31))
   1947 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1948 	}
   1949 	return val;
   1950 }
   1951 
   1952 static int
   1953 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1954 {
   1955 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1956 	struct x86_store *store;
   1957 	uint8_t immsize;
   1958 	size_t sesize = 0;
   1959 
   1960 	/* The immediate is the source */
   1961 	store = &instr->src;
   1962 	immsize = instr->operand_size;
   1963 
   1964 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1965 		sesize = immsize;
   1966 		immsize = 1;
   1967 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1968 		sesize = immsize;
   1969 		immsize = 4;
   1970 	}
   1971 
   1972 	store->type = STORE_IMM;
   1973 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1974 		return -1;
   1975 	}
   1976 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1977 
   1978 	if (sesize != 0) {
   1979 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1980 	}
   1981 
   1982 	return 0;
   1983 }
   1984 
   1985 static int
   1986 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1987 {
   1988 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1989 	uint64_t data = 0;
   1990 	size_t n;
   1991 
   1992 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   1993 		n = 1;
   1994 	} else { /* DISP4 */
   1995 		n = 4;
   1996 	}
   1997 
   1998 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   1999 		return -1;
   2000 	}
   2001 
   2002 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2003 		data = sign_extend(data, n);
   2004 	}
   2005 
   2006 	instr->strm->disp.data = data;
   2007 
   2008 	if (opcode->immediate) {
   2009 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2010 	} else {
   2011 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2012 	}
   2013 
   2014 	return 0;
   2015 }
   2016 
   2017 static const struct x86_reg *
   2018 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2019 {
   2020 	uint8_t enc = index;
   2021 	const struct x86_reg *reg;
   2022 	size_t regsize;
   2023 
   2024 	regsize = instr->address_size;
   2025 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2026 
   2027 	if (reg->num == -1) {
   2028 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2029 	}
   2030 
   2031 	return reg;
   2032 }
   2033 
   2034 static const struct x86_reg *
   2035 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2036 {
   2037 	uint8_t enc = base;
   2038 	const struct x86_reg *reg;
   2039 	size_t regsize;
   2040 
   2041 	regsize = instr->address_size;
   2042 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2043 	if (reg->num == -1) {
   2044 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2045 	}
   2046 
   2047 	return reg;
   2048 }
   2049 
   2050 static int
   2051 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2052 {
   2053 	const struct x86_opcode *opcode;
   2054 	uint8_t scale, index, base;
   2055 	bool noindex, nobase;
   2056 	uint8_t byte;
   2057 
   2058 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2059 		return -1;
   2060 	}
   2061 
   2062 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2063 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2064 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2065 
   2066 	opcode = instr->opcode;
   2067 
   2068 	noindex = false;
   2069 	nobase = false;
   2070 
   2071 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2072 		/* Special case: the index is null */
   2073 		noindex = true;
   2074 	}
   2075 
   2076 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2077 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2078 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2079 		nobase = true;
   2080 	}
   2081 
   2082 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2083 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2084 	if (!noindex)
   2085 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2086 	if (!nobase)
   2087 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2088 
   2089 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2090 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 || instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2091 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2092 	} else if (opcode->immediate) {
   2093 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2094 	} else {
   2095 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2096 	}
   2097 
   2098 	return 0;
   2099 }
   2100 
   2101 static const struct x86_reg *
   2102 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2103 {
   2104 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2105 	const struct x86_reg *reg;
   2106 	size_t regsize;
   2107 
   2108 	regsize = instr->operand_size;
   2109 
   2110 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2111 	if (reg->num == -1) {
   2112 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2113 	}
   2114 
   2115 	return reg;
   2116 }
   2117 
   2118 static const struct x86_reg *
   2119 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2120 {
   2121 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2122 	const struct x86_reg *reg;
   2123 	size_t regsize;
   2124 
   2125 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2126 		regsize = instr->operand_size;
   2127 	} else {
   2128 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2129 		regsize = instr->address_size;
   2130 	}
   2131 
   2132 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2133 	if (reg->num == -1) {
   2134 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2135 	}
   2136 
   2137 	return reg;
   2138 }
   2139 
   2140 static inline bool
   2141 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2142 {
   2143 	return (instr->regmodrm.mod != 3 && instr->regmodrm.rm == 4);
   2144 }
   2145 
   2146 static inline bool
   2147 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2148 {
   2149 	return (fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   2150 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   2151 }
   2152 
   2153 static inline bool
   2154 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2155 {
   2156 	return (!fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   2157 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   2158 }
   2159 
   2160 static enum x86_disp_type
   2161 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2162 {
   2163 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2164 	case MOD_DIS0:	/* indirect */
   2165 		return DISP_0;
   2166 	case MOD_DIS1:	/* indirect+1 */
   2167 		return DISP_1;
   2168 	case MOD_DIS4:	/* indirect+4 */
   2169 		return DISP_4;
   2170 	case MOD_REG:	/* direct */
   2171 	default:	/* gcc */
   2172 		return DISP_NONE;
   2173 	}
   2174 }
   2175 
   2176 static int
   2177 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2178 {
   2179 	struct x86_store *strg, *strm;
   2180 	const struct x86_opcode *opcode;
   2181 	const struct x86_reg *reg;
   2182 	uint8_t byte;
   2183 
   2184 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2185 		return -1;
   2186 	}
   2187 
   2188 	opcode = instr->opcode;
   2189 
   2190 	instr->regmodrm.present = true;
   2191 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2192 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2193 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2194 
   2195 	if (opcode->regtorm) {
   2196 		strg = &instr->src;
   2197 		strm = &instr->dst;
   2198 	} else { /* RM to REG */
   2199 		strm = &instr->src;
   2200 		strg = &instr->dst;
   2201 	}
   2202 
   2203 	/* Save for later use. */
   2204 	instr->strm = strm;
   2205 
   2206 	/*
   2207 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2208 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2209 	 */
   2210 	if (opcode->group1) {
   2211 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2212 			return -1;
   2213 		}
   2214 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2215 	} else if (opcode->group3) {
   2216 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2217 			return -1;
   2218 		}
   2219 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2220 	} else if (opcode->group11) {
   2221 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2222 			return -1;
   2223 		}
   2224 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2225 	}
   2226 
   2227 	if (!opcode->immediate) {
   2228 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2229 		if (reg == NULL) {
   2230 			return -1;
   2231 		}
   2232 		strg->type = STORE_REG;
   2233 		strg->u.reg = reg;
   2234 	}
   2235 
   2236 	if (has_sib(instr)) {
   2237 		/* Overwrites RM */
   2238 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2239 		return 0;
   2240 	}
   2241 
   2242 	/* The displacement applies to RM. */
   2243 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2244 
   2245 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2246 		/* Overwrites RM */
   2247 		strm->type = STORE_REG;
   2248 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2249 		strm->disp.type = DISP_4;
   2250 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2251 		return 0;
   2252 	}
   2253 
   2254 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2255 		/* Overwrites RM */
   2256 		strm->type = STORE_REG;
   2257 		strm->u.reg = NULL;
   2258 		strm->disp.type = DISP_4;
   2259 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2260 		return 0;
   2261 	}
   2262 
   2263 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2264 	if (reg == NULL) {
   2265 		return -1;
   2266 	}
   2267 	strm->type = STORE_REG;
   2268 	strm->u.reg = reg;
   2269 
   2270 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2271 		/* Direct register addressing mode */
   2272 		if (opcode->immediate) {
   2273 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2274 		} else {
   2275 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2276 		}
   2277 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2278 		/* Indirect register addressing mode */
   2279 		if (opcode->immediate) {
   2280 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2281 		} else {
   2282 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2283 		}
   2284 	} else {
   2285 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2286 	}
   2287 
   2288 	return 0;
   2289 }
   2290 
   2291 static size_t
   2292 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2293 {
   2294 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2295 	int opsize;
   2296 
   2297 	/* Get the opsize */
   2298 	if (!opcode->szoverride) {
   2299 		opsize = opcode->defsize;
   2300 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2301 		opsize = 8;
   2302 	} else {
   2303 		if (!fsm->is16bit) {
   2304 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2305 				opsize = 2;
   2306 			} else {
   2307 				opsize = 4;
   2308 			}
   2309 		} else { /* 16bit */
   2310 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2311 				opsize = 4;
   2312 			} else {
   2313 				opsize = 2;
   2314 			}
   2315 		}
   2316 	}
   2317 
   2318 	/* See if available */
   2319 	if ((opcode->allsize & opsize) == 0) {
   2320 		// XXX do we care?
   2321 	}
   2322 
   2323 	return opsize;
   2324 }
   2325 
   2326 static size_t
   2327 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2328 {
   2329 	if (fsm->is64bit) {
   2330 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2331 			return 4;
   2332 		}
   2333 		return 8;
   2334 	}
   2335 
   2336 	if (fsm->is32bit) {
   2337 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2338 			return 2;
   2339 		}
   2340 		return 4;
   2341 	}
   2342 
   2343 	/* 16bit. */
   2344 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2345 		return 4;
   2346 	}
   2347 	return 2;
   2348 }
   2349 
   2350 static int
   2351 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2352 {
   2353 	const struct x86_opcode *opcode;
   2354 	uint8_t byte;
   2355 	size_t i, n;
   2356 
   2357 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2358 		return -1;
   2359 	}
   2360 
   2361 	n = sizeof(primary_opcode_table) / sizeof(primary_opcode_table[0]);
   2362 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2363 		if (primary_opcode_table[i].byte == byte)
   2364 			break;
   2365 	}
   2366 	if (i == n) {
   2367 		return -1;
   2368 	}
   2369 	opcode = &primary_opcode_table[i];
   2370 
   2371 	instr->opcode = opcode;
   2372 	instr->emul = opcode->emul;
   2373 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2374 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2375 
   2376 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2377 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2378 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2379 	}
   2380 
   2381 	if (opcode->regmodrm) {
   2382 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2383 	} else if (opcode->dmo) {
   2384 		/* Direct-Memory Offsets */
   2385 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2386 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2387 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2388 	} else if (opcode->movs) {
   2389 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2390 	} else {
   2391 		return -1;
   2392 	}
   2393 
   2394 	return 0;
   2395 }
   2396 
   2397 static int
   2398 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2399 {
   2400 	const struct x86_opcode *opcode;
   2401 	uint8_t byte;
   2402 	size_t i, n;
   2403 
   2404 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2405 		return -1;
   2406 	}
   2407 
   2408 	n = sizeof(secondary_opcode_table) / sizeof(secondary_opcode_table[0]);
   2409 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2410 		if (secondary_opcode_table[i].byte == byte)
   2411 			break;
   2412 	}
   2413 	if (i == n) {
   2414 		return -1;
   2415 	}
   2416 	opcode = &secondary_opcode_table[i];
   2417 
   2418 	instr->opcode = opcode;
   2419 	instr->emul = opcode->emul;
   2420 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2421 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2422 
   2423 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2424 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2425 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2426 	}
   2427 
   2428 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2429 		/*
   2430 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2431 		 * we move fewer bytes.
   2432 		 */
   2433 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2434 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2435 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2436 	}
   2437 
   2438 	if (opcode->regmodrm) {
   2439 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2440 	} else {
   2441 		return -1;
   2442 	}
   2443 
   2444 	return 0;
   2445 }
   2446 
   2447 static int
   2448 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2449 {
   2450 	uint8_t byte;
   2451 
   2452 #define ESCAPE	0x0F
   2453 #define VEX_1	0xC5
   2454 #define VEX_2	0xC4
   2455 #define XOP	0x8F
   2456 
   2457 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2458 		return -1;
   2459 	}
   2460 
   2461 	/*
   2462 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2463 	 * after being introduced.
   2464 	 */
   2465 	if (byte == ESCAPE) {
   2466 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2467 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2468 		if (byte == VEX_1) {
   2469 			return -1;
   2470 		} else if (byte == VEX_2) {
   2471 			return -1;
   2472 		} else {
   2473 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2474 		}
   2475 	} else {
   2476 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2477 	}
   2478 
   2479 	return 0;
   2480 }
   2481 
   2482 static int
   2483 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2484 {
   2485 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2486 	uint8_t byte;
   2487 	size_t n = 0;
   2488 
   2489 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2490 		return -1;
   2491 	}
   2492 
   2493 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2494 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2495 			return -1;
   2496 		}
   2497 		rexpref->present = true;
   2498 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2499 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2500 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2501 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2502 		n = 1;
   2503 	}
   2504 
   2505 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2506 	return 0;
   2507 }
   2508 
   2509 static int
   2510 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2511 {
   2512 	uint8_t byte;
   2513 
   2514 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2515 		return -1;
   2516 	}
   2517 
   2518 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2519 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2520 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2521 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2522 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2523 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2524 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2525 		instr->legpref.rep = 1;
   2526 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2527 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2528 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2529 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2530 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2531 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2532 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2533 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2534 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2535 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2536 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2537 		instr->legpref.repn = 1;
   2538 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2539 		/* ignore */
   2540 	} else {
   2541 		/* not a legacy prefix */
   2542 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2543 		return 0;
   2544 	}
   2545 
   2546 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2547 	return 0;
   2548 }
   2549 
   2550 static int
   2551 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2552     struct nvmm_x64_state *state)
   2553 {
   2554 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2555 	int ret;
   2556 
   2557 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2558 	instr->legpref.seg = -1;
   2559 
   2560 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2561 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2562 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2563 
   2564 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2565 	fsm.buf = inst_bytes;
   2566 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2567 
   2568 	while (fsm.fn != NULL) {
   2569 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2570 		if (ret == -1)
   2571 			return -1;
   2572 	}
   2573 
   2574 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2575 
   2576 	return 0;
   2577 }
   2578 
   2579 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2580 
   2581 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2582 static uint##sz##_t							\
   2583 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2584 {									\
   2585 	uint##sz##_t res;						\
   2586 	__asm __volatile (						\
   2587 		#instr " %2, %3;"					\
   2588 		"mov %3, %1;"						\
   2589 		"pushfq;"						\
   2590 		"popq %0"						\
   2591 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2592 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2593 	return res;							\
   2594 }
   2595 
   2596 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2597 static uint64_t								\
   2598 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2599 {									\
   2600 	switch (opsize) {						\
   2601 	case 1:								\
   2602 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2603 	case 2:								\
   2604 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2605 	case 4:								\
   2606 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2607 	default:							\
   2608 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2609 	}								\
   2610 }
   2611 
   2612 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2613 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2614 EXEC_INSTR(8, sub)
   2615 EXEC_INSTR(16, sub)
   2616 EXEC_INSTR(32, sub)
   2617 EXEC_INSTR(64, sub)
   2618 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2619 
   2620 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2621 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2622 EXEC_INSTR(8, or)
   2623 EXEC_INSTR(16, or)
   2624 EXEC_INSTR(32, or)
   2625 EXEC_INSTR(64, or)
   2626 EXEC_DISPATCHER(or)
   2627 
   2628 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2629 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2630 EXEC_INSTR(8, and)
   2631 EXEC_INSTR(16, and)
   2632 EXEC_INSTR(32, and)
   2633 EXEC_INSTR(64, and)
   2634 EXEC_DISPATCHER(and)
   2635 
   2636 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2637 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2638 EXEC_INSTR(8, xor)
   2639 EXEC_INSTR(16, xor)
   2640 EXEC_INSTR(32, xor)
   2641 EXEC_INSTR(64, xor)
   2642 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2643 
   2644 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2645 
   2646 /*
   2647  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2648  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write todetermine who
   2649  * is op1 and who is op2.
   2650  */
   2651 
   2652 static void
   2653 x86_func_or(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2654 {
   2655 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2656 	const bool write = mem->write;
   2657 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2658 
   2659 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2660 	op2 = 0;
   2661 
   2662 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2663 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2664 	mem->write = false;
   2665 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2666 
   2667 	/* Perform the OR. */
   2668 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2669 
   2670 	if (write) {
   2671 		/* Write back the result. */
   2672 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2673 		mem->write = true;
   2674 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2675 	} else {
   2676 		/* Return data to the caller. */
   2677 		*retval = ret;
   2678 	}
   2679 
   2680 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2681 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2682 }
   2683 
   2684 static void
   2685 x86_func_and(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2686 {
   2687 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2688 	const bool write = mem->write;
   2689 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2690 
   2691 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2692 	op2 = 0;
   2693 
   2694 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2695 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2696 	mem->write = false;
   2697 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2698 
   2699 	/* Perform the AND. */
   2700 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2701 
   2702 	if (write) {
   2703 		/* Write back the result. */
   2704 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2705 		mem->write = true;
   2706 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2707 	} else {
   2708 		/* Return data to the caller. */
   2709 		*retval = ret;
   2710 	}
   2711 
   2712 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2713 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2714 }
   2715 
   2716 static void
   2717 x86_func_sub(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2718 {
   2719 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2720 	const bool write = mem->write;
   2721 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2722 	uint64_t tmp;
   2723 	bool memop1;
   2724 
   2725 	memop1 = !mem->write;
   2726 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2727 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2728 
   2729 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2730 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2731 	mem->write = false;
   2732 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2733 
   2734 	/* Perform the SUB. */
   2735 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2736 
   2737 	if (write) {
   2738 		/* Write back the result. */
   2739 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2740 		mem->write = true;
   2741 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2742 	} else {
   2743 		/* Return data to the caller. */
   2744 		*retval = ret;
   2745 	}
   2746 
   2747 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2748 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2749 }
   2750 
   2751 static void
   2752 x86_func_xor(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2753 {
   2754 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2755 	const bool write = mem->write;
   2756 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2757 
   2758 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2759 	op2 = 0;
   2760 
   2761 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2762 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2763 	mem->write = false;
   2764 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2765 
   2766 	/* Perform the XOR. */
   2767 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2768 
   2769 	if (write) {
   2770 		/* Write back the result. */
   2771 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2772 		mem->write = true;
   2773 		(*__callbacks.mem)(mem);
   2774 	} else {
   2775 		/* Return data to the caller. */
   2776 		*retval = ret;
   2777 	}
   2778 
   2779 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2780 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2781 }
   2782 
   2783 static void
   2784 x86_func_cmp(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2785 {
   2786 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2787 	uint64_t tmp;
   2788 	bool memop1;
   2789 
   2790 	memop1 = !mem->write;
   2791 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2792 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2793 
   2794 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2795 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2796 	mem->write = false;
   2797 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2798 
   2799 	/* Perform the CMP. */
   2800 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2801 
   2802 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2803 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2804 }
   2805 
   2806 static void
   2807 x86_func_test(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2808 {
   2809 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2810 	uint64_t tmp;
   2811 	bool memop1;
   2812 
   2813 	memop1 = !mem->write;
   2814 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2815 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2816 
   2817 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2818 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2819 	mem->write = false;
   2820 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2821 
   2822 	/* Perform the TEST. */
   2823 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2824 
   2825 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2826 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2827 }
   2828 
   2829 static void
   2830 x86_func_mov(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2831 {
   2832 	/*
   2833 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2834 	 */
   2835 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2836 }
   2837 
   2838 static void
   2839 x86_func_stos(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2840 {
   2841 	/*
   2842 	 * Just move, and update RDI.
   2843 	 */
   2844 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2845 
   2846 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2847 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2848 	} else {
   2849 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2850 	}
   2851 }
   2852 
   2853 static void
   2854 x86_func_lods(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2855 {
   2856 	/*
   2857 	 * Just move, and update RSI.
   2858 	 */
   2859 	(*__callbacks.mem)(mem);
   2860 
   2861 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2862 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2863 	} else {
   2864 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2865 	}
   2866 }
   2867 
   2868 static void
   2869 x86_func_movs(struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2870 {
   2871 	/*
   2872 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2873 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2874 	 */
   2875 
   2876 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2877 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2878 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2879 	} else {
   2880 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2881 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2882 	}
   2883 }
   2884 
   2885 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2886 
   2887 static inline uint64_t
   2888 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2889 {
   2890 	uint64_t val;
   2891 
   2892 	val = state->gprs[gpr];
   2893 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2894 
   2895 	return val;
   2896 }
   2897 
   2898 static int
   2899 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   2900     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   2901 {
   2902 	struct x86_sib *sib;
   2903 	gvaddr_t gva = 0;
   2904 	uint64_t reg;
   2905 	int ret, seg;
   2906 
   2907 	if (store->type == STORE_SIB) {
   2908 		sib = &store->u.sib;
   2909 		if (sib->bas != NULL)
   2910 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   2911 		if (sib->idx != NULL) {
   2912 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   2913 			gva += sib->scale * reg;
   2914 		}
   2915 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   2916 		if (store->u.reg == NULL) {
   2917 			/* The base is null. Happens with disp32-only. */
   2918 		} else {
   2919 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   2920 		}
   2921 	} else {
   2922 		gva = store->u.dmo;
   2923 	}
   2924 
   2925 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   2926 		gva += store->disp.data;
   2927 	}
   2928 
   2929 	if (store->hardseg != 0) {
   2930 		seg = store->hardseg;
   2931 	} else {
   2932 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   2933 			seg = instr->legpref.seg;
   2934 		} else {
   2935 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2936 		}
   2937 	}
   2938 
   2939 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   2940 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   2941 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   2942 		}
   2943 	} else {
   2944 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   2945 		if (ret == -1)
   2946 			return -1;
   2947 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   2948 	}
   2949 
   2950 	*gvap = gva;
   2951 	return 0;
   2952 }
   2953 
   2954 static int
   2955 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state)
   2956 {
   2957 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   2958 	size_t i, fetchsize;
   2959 	gvaddr_t gva;
   2960 	int ret, seg;
   2961 
   2962 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   2963 
   2964 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   2965 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   2966 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   2967 		    fetchsize);
   2968 		if (ret == -1)
   2969 			return -1;
   2970 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   2971 	}
   2972 
   2973 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, inst_bytes, fetchsize);
   2974 	if (ret == -1)
   2975 		return -1;
   2976 
   2977 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2978 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   2979 		byte = inst_bytes[i];
   2980 
   2981 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2982 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2983 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2984 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2985 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2986 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2987 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2988 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2989 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2990 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2991 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2992 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2993 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2994 			/* nothing */
   2995 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2996 			/* nothing */
   2997 		} else if (byte == LEG_REP) {
   2998 			/* nothing */
   2999 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3000 			/* nothing */
   3001 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3002 			/* nothing */
   3003 		} else {
   3004 			return seg;
   3005 		}
   3006 	}
   3007 
   3008 	return seg;
   3009 }
   3010 
   3011 static int
   3012 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3013     struct nvmm_exit *exit)
   3014 {
   3015 	size_t fetchsize;
   3016 	gvaddr_t gva;
   3017 	int ret;
   3018 
   3019 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3020 
   3021 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3022 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3023 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3024 		    fetchsize);
   3025 		if (ret == -1)
   3026 			return -1;
   3027 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3028 	}
   3029 
   3030 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3031 	    fetchsize);
   3032 	if (ret == -1)
   3033 		return -1;
   3034 
   3035 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3036 
   3037 	return 0;
   3038 }
   3039 
   3040 static int
   3041 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3042     struct x86_instr *instr)
   3043 {
   3044 	struct nvmm_mem mem;
   3045 	uint8_t data[8];
   3046 	gvaddr_t gva;
   3047 	size_t size;
   3048 	int ret;
   3049 
   3050 	size = instr->operand_size;
   3051 
   3052 	/* Source. */
   3053 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3054 	if (ret == -1)
   3055 		return -1;
   3056 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3057 	if (ret == -1)
   3058 		return -1;
   3059 
   3060 	/* Destination. */
   3061 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3062 	if (ret == -1)
   3063 		return -1;
   3064 	ret = write_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3065 	if (ret == -1)
   3066 		return -1;
   3067 
   3068 	mem.size = size;
   3069 	(*instr->emul->func)(&mem, state->gprs);
   3070 
   3071 	return 0;
   3072 }
   3073 
   3074 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
   3075 	do {			\
   3076 		errno = EINVAL;	\
   3077 		return -1;	\
   3078 	} while (0);
   3079 
   3080 static int
   3081 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3082     struct x86_instr *instr, struct nvmm_exit *exit)
   3083 {
   3084 	struct nvmm_mem mem;
   3085 	uint8_t membuf[8];
   3086 	uint64_t val;
   3087 
   3088 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3089 
   3090 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3091 	mem.size = instr->operand_size;
   3092 	mem.data = membuf;
   3093 
   3094 	/* Determine the direction. */
   3095 	switch (instr->src.type) {
   3096 	case STORE_REG:
   3097 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3098 			/* Indirect access. */
   3099 			mem.write = false;
   3100 		} else {
   3101 			/* Direct access. */
   3102 			mem.write = true;
   3103 		}
   3104 		break;
   3105 	case STORE_IMM:
   3106 		mem.write = true;
   3107 		break;
   3108 	case STORE_SIB:
   3109 		mem.write = false;
   3110 		break;
   3111 	case STORE_DMO:
   3112 		mem.write = false;
   3113 		break;
   3114 	default:
   3115 		DISASSEMBLER_BUG();
   3116 	}
   3117 
   3118 	if (mem.write) {
   3119 		switch (instr->src.type) {
   3120 		case STORE_REG:
   3121 			if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3122 				DISASSEMBLER_BUG();
   3123 			}
   3124 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3125 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3126 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3127 			break;
   3128 		case STORE_IMM:
   3129 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3130 			break;
   3131 		default:
   3132 			DISASSEMBLER_BUG();
   3133 		}
   3134 	} else if (instr->emul->read) {
   3135 		if (instr->dst.type != STORE_REG) {
   3136 			DISASSEMBLER_BUG();
   3137 		}
   3138 		if (instr->dst.disp.type != DISP_NONE) {
   3139 			DISASSEMBLER_BUG();
   3140 		}
   3141 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3142 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3143 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3144 	}
   3145 
   3146 	(*instr->emul->func)(&mem, state->gprs);
   3147 
   3148 	if (!instr->emul->notouch && !mem.write) {
   3149 		if (instr->dst.type != STORE_REG) {
   3150 			DISASSEMBLER_BUG();
   3151 		}
   3152 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3153 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3154 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3155 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3156 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3157 	}
   3158 
   3159 	return 0;
   3160 }
   3161 
   3162 int
   3163 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
   3164     struct nvmm_exit *exit)
   3165 {
   3166 	struct nvmm_x64_state state;
   3167 	struct x86_instr instr;
   3168 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3169 	int ret;
   3170 
   3171 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_MEMORY)) {
   3172 		errno = EINVAL;
   3173 		return -1;
   3174 	}
   3175 
   3176 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
   3177 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3178 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3179 	if (ret == -1)
   3180 		return -1;
   3181 
   3182 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3183 		/*
   3184 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3185 		 * it ourselves.
   3186 		 */
   3187 		ret = fetch_instruction(mach, &state, exit);
   3188 		if (ret == -1)
   3189 			return -1;
   3190 	}
   3191 
   3192 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3193 	    &instr, &state);
   3194 	if (ret == -1) {
   3195 		errno = ENODEV;
   3196 		return -1;
   3197 	}
   3198 
   3199 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3200 		cnt = rep_get_cnt(&state, instr.address_size);
   3201 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3202 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3203 			goto out;
   3204 		}
   3205 	}
   3206 
   3207 	if (instr.opcode->movs) {
   3208 		ret = assist_mem_double(mach, &state, &instr);
   3209 	} else {
   3210 		ret = assist_mem_single(mach, &state, &instr, exit);
   3211 	}
   3212 	if (ret == -1) {
   3213 		errno = ENODEV;
   3214 		return -1;
   3215 	}
   3216 
   3217 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3218 		cnt -= 1;
   3219 		rep_set_cnt(&state, instr.address_size, cnt);
   3220 		if (cnt == 0) {
   3221 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3222 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3223 			if (state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3224 				state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3225 			}
   3226 		}
   3227 	} else {
   3228 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3229 	}
   3230 
   3231 out:
   3232 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3233 	if (ret == -1)
   3234 		return -1;
   3235 
   3236 	return 0;
   3237 }
   3238