Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.31.2.3
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.31.2.3 2020/04/13 08:03:14 martin Exp $	*/
      2 
      3 /*
      4  * Copyright (c) 2018-2019 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 #define MIN(X, Y) (((X) < (Y)) ? (X) : (Y))
     47 #define __cacheline_aligned __attribute__((__aligned__(64)))
     48 
     49 #include <x86/specialreg.h>
     50 
     51 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     52 
     53 /*
     54  * Undocumented debugging function. Helpful.
     55  */
     56 int
     57 nvmm_vcpu_dump(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
     58 {
     59 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
     60 	uint16_t *attr;
     61 	size_t i;
     62 	int ret;
     63 
     64 	const char *segnames[] = {
     65 		"ES", "CS", "SS", "DS", "FS", "GS", "GDT", "IDT", "LDT", "TR"
     66 	};
     67 
     68 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_ALL);
     69 	if (ret == -1)
     70 		return -1;
     71 
     72 	printf("+ VCPU id=%d\n", (int)vcpu->cpuid);
     73 	printf("| -> RAX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     74 	printf("| -> RCX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     75 	printf("| -> RDX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDX]);
     76 	printf("| -> RBX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     77 	printf("| -> RSP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     78 	printf("| -> RBP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBP]);
     79 	printf("| -> RSI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSI]);
     80 	printf("| -> RDI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDI]);
     81 	printf("| -> RIP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     82 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     83 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     84 		attr = (uint16_t *)&state->segs[i].attrib;
     85 		printf("| -> %s: sel=0x%x base=%"PRIx64", limit=%x, "
     86 		    "attrib=%x [type=%d,l=%d,def=%d]\n",
     87 		    segnames[i],
     88 		    state->segs[i].selector,
     89 		    state->segs[i].base,
     90 		    state->segs[i].limit,
     91 		    *attr,
     92 		    state->segs[i].attrib.type,
     93 		    state->segs[i].attrib.l,
     94 		    state->segs[i].attrib.def);
     95 	}
     96 	printf("| -> MSR_EFER=%"PRIx64"\n", state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     97 	printf("| -> CR0=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     98 	printf("| -> CR3=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     99 	printf("| -> CR4=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
    100 	printf("| -> CR8=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
    101 
    102 	return 0;
    103 }
    104 
    105 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    106 
    107 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    108 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    109 
    110 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    111 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    112 
    113 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    114 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    115 
    116 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    117 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    118 
    119 #define CR3_FRAME_32BIT	__BITS(31, 12)
    120 
    121 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    122 
    123 static int
    124 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    125     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    126 {
    127 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    128 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    129 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    130 	nvmm_prot_t pageprot;
    131 
    132 	/* We begin with an RWXU access. */
    133 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    134 
    135 	/* Parse L2. */
    136 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    137 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    138 		return -1;
    139 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    140 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    141 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    142 		return -1;
    143 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    144 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    145 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    146 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    147 	if ((pte & PTE_PS) && !has_pse)
    148 		return -1;
    149 	if (pte & PTE_PS) {
    150 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    151 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    152 		return 0;
    153 	}
    154 
    155 	/* Parse L1. */
    156 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    157 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    158 		return -1;
    159 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    160 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    161 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    162 		return -1;
    163 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    164 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    165 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    166 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    167 	if (pte & PTE_PS)
    168 		return -1;
    169 
    170 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    171 	return 0;
    172 }
    173 
    174 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    175 
    176 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    177 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    178 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    179 
    180 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    181 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    182 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    183 
    184 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    185 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    186 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    187 
    188 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    189 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    190 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    191 
    192 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    193 
    194 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    195 
    196 static int
    197 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    198     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    199 {
    200 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    201 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    202 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    203 	nvmm_prot_t pageprot;
    204 
    205 	/* We begin with an RWXU access. */
    206 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    207 
    208 	/* Parse L3. */
    209 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    210 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    211 		return -1;
    212 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    213 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    214 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    215 		return -1;
    216 	if (pte & PTE_NX)
    217 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    218 	if (pte & PTE_PS)
    219 		return -1;
    220 
    221 	/* Parse L2. */
    222 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    223 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    224 		return -1;
    225 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    226 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    227 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    228 		return -1;
    229 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    230 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    231 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    232 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    233 	if (pte & PTE_NX)
    234 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    235 	if (pte & PTE_PS) {
    236 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    237 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    238 		return 0;
    239 	}
    240 
    241 	/* Parse L1. */
    242 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    243 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    244 		return -1;
    245 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    246 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    247 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    248 		return -1;
    249 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    250 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    251 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    252 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    253 	if (pte & PTE_NX)
    254 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    255 	if (pte & PTE_PS)
    256 		return -1;
    257 
    258 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    259 	return 0;
    260 }
    261 
    262 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    263 
    264 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    265 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    266 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    267 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    268 
    269 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    270 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    271 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    272 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    273 
    274 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    275 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    276 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    277 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    278 
    279 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    280 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    281 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    282 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    283 
    284 #define CR3_FRAME_64BIT	__BITS(51, 12)
    285 
    286 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    287 
    288 static inline bool
    289 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    290 {
    291 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    292 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    293 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    294 }
    295 
    296 static int
    297 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    298     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    299 {
    300 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    301 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    302 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    303 	nvmm_prot_t pageprot;
    304 
    305 	/* We begin with an RWXU access. */
    306 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    307 
    308 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    309 		return -1;
    310 
    311 	/* Parse L4. */
    312 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    313 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva, &pageprot) == -1)
    314 		return -1;
    315 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    316 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    317 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    318 		return -1;
    319 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    320 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    321 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    322 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    323 	if (pte & PTE_NX)
    324 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    325 	if (pte & PTE_PS)
    326 		return -1;
    327 
    328 	/* Parse L3. */
    329 	L3gpa = (pte & PTE_FRAME);
    330 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    331 		return -1;
    332 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    333 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    334 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    335 		return -1;
    336 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    337 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    338 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    339 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    340 	if (pte & PTE_NX)
    341 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    342 	if (pte & PTE_PS) {
    343 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    344 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    345 		return 0;
    346 	}
    347 
    348 	/* Parse L2. */
    349 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    350 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    351 		return -1;
    352 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    353 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    354 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    355 		return -1;
    356 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    357 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    358 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    359 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    360 	if (pte & PTE_NX)
    361 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    362 	if (pte & PTE_PS) {
    363 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    364 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    365 		return 0;
    366 	}
    367 
    368 	/* Parse L1. */
    369 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    370 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    371 		return -1;
    372 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    373 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    374 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    375 		return -1;
    376 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    377 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    378 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    379 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    380 	if (pte & PTE_NX)
    381 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    382 	if (pte & PTE_PS)
    383 		return -1;
    384 
    385 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    386 	return 0;
    387 }
    388 
    389 static inline int
    390 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    391     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    392 {
    393 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    394 	uint64_t cr3;
    395 	size_t off;
    396 	int ret;
    397 
    398 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    399 		/* No paging. */
    400 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    401 		*gpa = gva;
    402 		return 0;
    403 	}
    404 
    405 	off = (gva & PAGE_MASK);
    406 	gva &= ~PAGE_MASK;
    407 
    408 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    409 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    410 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    411 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    412 
    413 	if (is_pae && is_lng) {
    414 		/* 64bit */
    415 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    416 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    417 		/* 32bit PAE */
    418 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    419 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    420 		/* 32bit */
    421 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    422 	} else {
    423 		ret = -1;
    424 	}
    425 
    426 	if (ret == -1) {
    427 		errno = EFAULT;
    428 	}
    429 
    430 	*gpa = *gpa + off;
    431 
    432 	return ret;
    433 }
    434 
    435 int
    436 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    437     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    438 {
    439 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    440 	int ret;
    441 
    442 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    443 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    444 	if (ret == -1)
    445 		return -1;
    446 
    447 	return x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, gpa, prot);
    448 }
    449 
    450 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    451 
    452 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
    453 	do {			\
    454 		errno = EINVAL;	\
    455 		return -1;	\
    456 	} while (0);
    457 
    458 static inline bool
    459 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    460 {
    461 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    462 }
    463 
    464 static inline bool
    465 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    466 {
    467 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l != 0);
    468 }
    469 
    470 static inline bool
    471 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    472 {
    473 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    474 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 1);
    475 }
    476 
    477 static inline bool
    478 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    479 {
    480 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    481 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 0);
    482 }
    483 
    484 static int
    485 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    486 {
    487 	uint64_t limit;
    488 
    489 	/*
    490 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    491 	 * tiring.
    492 	 */
    493 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    494 		goto error;
    495 	}
    496 
    497 	limit = (uint64_t)seg->limit + 1;
    498 	if (__predict_true(seg->attrib.g)) {
    499 		limit *= PAGE_SIZE;
    500 	}
    501 
    502 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    503 		goto error;
    504 	}
    505 
    506 	return 0;
    507 
    508 error:
    509 	errno = EFAULT;
    510 	return -1;
    511 }
    512 
    513 static inline void
    514 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    515 {
    516 	*gva += seg->base;
    517 }
    518 
    519 static inline uint64_t
    520 size_to_mask(size_t size)
    521 {
    522 	switch (size) {
    523 	case 1:
    524 		return 0x00000000000000FF;
    525 	case 2:
    526 		return 0x000000000000FFFF;
    527 	case 4:
    528 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    529 	case 8:
    530 	default:
    531 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    532 	}
    533 }
    534 
    535 static uint64_t
    536 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    537 {
    538 	uint64_t mask, cnt;
    539 
    540 	mask = size_to_mask(adsize);
    541 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    542 
    543 	return cnt;
    544 }
    545 
    546 static void
    547 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    548 {
    549 	uint64_t mask;
    550 
    551 	/* XXX: should we zero-extend? */
    552 	mask = size_to_mask(adsize);
    553 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    554 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    555 }
    556 
    557 static int
    558 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    559     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    560 {
    561 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    562 	struct nvmm_mem mem;
    563 	nvmm_prot_t prot;
    564 	gpaddr_t gpa;
    565 	uintptr_t hva;
    566 	bool is_mmio;
    567 	int ret, remain;
    568 
    569 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    570 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    571 		return -1;
    572 	}
    573 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    574 		errno = EFAULT;
    575 		return -1;
    576 	}
    577 
    578 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    579 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    580 	} else {
    581 		remain = 0;
    582 	}
    583 	size -= remain;
    584 
    585 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    586 	is_mmio = (ret == -1);
    587 
    588 	if (is_mmio) {
    589 		mem.mach = mach;
    590 		mem.vcpu = vcpu;
    591 		mem.data = data;
    592 		mem.gpa = gpa;
    593 		mem.write = false;
    594 		mem.size = size;
    595 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    596 	} else {
    597 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    598 			errno = EFAULT;
    599 			return -1;
    600 		}
    601 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    602 	}
    603 
    604 	if (remain > 0) {
    605 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    606 		    data + size, remain);
    607 	} else {
    608 		ret = 0;
    609 	}
    610 
    611 	return ret;
    612 }
    613 
    614 static int
    615 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    616     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    617 {
    618 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    619 	struct nvmm_mem mem;
    620 	nvmm_prot_t prot;
    621 	gpaddr_t gpa;
    622 	uintptr_t hva;
    623 	bool is_mmio;
    624 	int ret, remain;
    625 
    626 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    627 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    628 		return -1;
    629 	}
    630 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    631 		errno = EFAULT;
    632 		return -1;
    633 	}
    634 
    635 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    636 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    637 	} else {
    638 		remain = 0;
    639 	}
    640 	size -= remain;
    641 
    642 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    643 	is_mmio = (ret == -1);
    644 
    645 	if (is_mmio) {
    646 		mem.mach = mach;
    647 		mem.vcpu = vcpu;
    648 		mem.data = data;
    649 		mem.gpa = gpa;
    650 		mem.write = true;
    651 		mem.size = size;
    652 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    653 	} else {
    654 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    655 			errno = EFAULT;
    656 			return -1;
    657 		}
    658 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    659 	}
    660 
    661 	if (remain > 0) {
    662 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    663 		    data + size, remain);
    664 	} else {
    665 		ret = 0;
    666 	}
    667 
    668 	return ret;
    669 }
    670 
    671 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    672 
    673 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_vcpu *);
    674 
    675 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    676 
    677 static int
    678 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    679     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    680 {
    681 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    682 	size_t i, iosize, iocnt;
    683 	int ret;
    684 
    685 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    686 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    687 	iocnt = iosize / io->size;
    688 
    689 	io->data = iobuf;
    690 
    691 	if (!io->in) {
    692 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    693 		if (ret == -1)
    694 			return -1;
    695 	}
    696 
    697 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    698 		(*vcpu->cbs.io)(io);
    699 		io->data += io->size;
    700 	}
    701 
    702 	if (io->in) {
    703 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    704 		if (ret == -1)
    705 			return -1;
    706 	}
    707 
    708 	return iocnt;
    709 }
    710 
    711 int
    712 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
    713 {
    714 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    715 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
    716 	struct nvmm_io io;
    717 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    718 	uint8_t iobuf[8];
    719 	int iocnt = 1;
    720 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    721 	int reg = 0; /* GCC */
    722 	int ret, seg;
    723 	bool psld = false;
    724 
    725 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_IO)) {
    726 		errno = EINVAL;
    727 		return -1;
    728 	}
    729 
    730 	io.mach = mach;
    731 	io.vcpu = vcpu;
    732 	io.port = exit->u.io.port;
    733 	io.in = exit->u.io.in;
    734 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    735 	io.data = iobuf;
    736 
    737 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    738 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    739 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    740 	if (ret == -1)
    741 		return -1;
    742 
    743 	if (exit->u.io.rep) {
    744 		cnt = rep_get_cnt(state, exit->u.io.address_size);
    745 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    746 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    747 			goto out;
    748 		}
    749 	}
    750 
    751 	if (__predict_false(state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    752 		psld = true;
    753 	}
    754 
    755 	/*
    756 	 * Determine GVA.
    757 	 */
    758 	if (exit->u.io.str) {
    759 		if (io.in) {
    760 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    761 		} else {
    762 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    763 		}
    764 
    765 		gva = state->gprs[reg];
    766 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    767 
    768 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    769 			seg = exit->u.io.seg;
    770 		} else {
    771 			if (io.in) {
    772 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    773 			} else {
    774 				seg = fetch_segment(mach, vcpu);
    775 				if (seg == -1)
    776 					return -1;
    777 			}
    778 		}
    779 
    780 		if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
    781 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    782 				segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    783 			}
    784 		} else {
    785 			ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, io.size);
    786 			if (ret == -1)
    787 				return -1;
    788 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    789 		}
    790 
    791 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    792 			iocnt = assist_io_batch(mach, vcpu, &io, gva, cnt);
    793 			if (iocnt == -1)
    794 				return -1;
    795 			goto done;
    796 		}
    797 	}
    798 
    799 	if (!io.in) {
    800 		if (!exit->u.io.str) {
    801 			memcpy(io.data, &state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    802 		} else {
    803 			ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    804 			    io.size);
    805 			if (ret == -1)
    806 				return -1;
    807 		}
    808 	}
    809 
    810 	(*vcpu->cbs.io)(&io);
    811 
    812 	if (io.in) {
    813 		if (!exit->u.io.str) {
    814 			memcpy(&state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    815 			if (io.size == 4) {
    816 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    817 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    818 			}
    819 		} else {
    820 			ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    821 			    io.size);
    822 			if (ret == -1)
    823 				return -1;
    824 		}
    825 	}
    826 
    827 done:
    828 	if (exit->u.io.str) {
    829 		if (__predict_false(psld)) {
    830 			state->gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    831 		} else {
    832 			state->gprs[reg] += iocnt * io.size;
    833 		}
    834 	}
    835 
    836 	if (exit->u.io.rep) {
    837 		cnt -= iocnt;
    838 		rep_set_cnt(state, exit->u.io.address_size, cnt);
    839 		if (cnt == 0) {
    840 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    841 		}
    842 	} else {
    843 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    844 	}
    845 
    846 out:
    847 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    848 	if (ret == -1)
    849 		return -1;
    850 
    851 	return 0;
    852 }
    853 
    854 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    855 
    856 struct x86_emul {
    857 	bool readreg;
    858 	bool backprop;
    859 	bool notouch;
    860 	void (*func)(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    861 };
    862 
    863 static void x86_func_or(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    864 static void x86_func_and(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    865 static void x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    866 static void x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    867 static void x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    868 static void x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    869 static void x86_func_test(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    870 static void x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    871 static void x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    872 static void x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    873 static void x86_func_movs(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    874 
    875 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    876 	.readreg = true,
    877 	.func = x86_func_or
    878 };
    879 
    880 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    881 	.readreg = true,
    882 	.func = x86_func_and
    883 };
    884 
    885 static const struct x86_emul x86_emul_xchg = {
    886 	.readreg = true,
    887 	.backprop = true,
    888 	.func = x86_func_xchg
    889 };
    890 
    891 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    892 	.readreg = true,
    893 	.func = x86_func_sub
    894 };
    895 
    896 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    897 	.readreg = true,
    898 	.func = x86_func_xor
    899 };
    900 
    901 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    902 	.notouch = true,
    903 	.func = x86_func_cmp
    904 };
    905 
    906 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    907 	.notouch = true,
    908 	.func = x86_func_test
    909 };
    910 
    911 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    912 	.func = x86_func_mov
    913 };
    914 
    915 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    916 	.func = x86_func_stos
    917 };
    918 
    919 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    920 	.func = x86_func_lods
    921 };
    922 
    923 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    924 	.func = x86_func_movs
    925 };
    926 
    927 /* Legacy prefixes. */
    928 #define LEG_LOCK	0xF0
    929 #define LEG_REPN	0xF2
    930 #define LEG_REP		0xF3
    931 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    932 #define LEG_OVR_SS	0x36
    933 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    934 #define LEG_OVR_ES	0x26
    935 #define LEG_OVR_FS	0x64
    936 #define LEG_OVR_GS	0x65
    937 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    938 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    939 
    940 struct x86_legpref {
    941 	bool opr_ovr:1;
    942 	bool adr_ovr:1;
    943 	bool rep:1;
    944 	bool repn:1;
    945 	int8_t seg;
    946 };
    947 
    948 struct x86_rexpref {
    949 	bool b:1;
    950 	bool x:1;
    951 	bool r:1;
    952 	bool w:1;
    953 	bool present:1;
    954 };
    955 
    956 struct x86_reg {
    957 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    958 	uint64_t mask;
    959 };
    960 
    961 struct x86_dualreg {
    962 	int reg1;
    963 	int reg2;
    964 };
    965 
    966 enum x86_disp_type {
    967 	DISP_NONE,
    968 	DISP_0,
    969 	DISP_1,
    970 	DISP_2,
    971 	DISP_4
    972 };
    973 
    974 struct x86_disp {
    975 	enum x86_disp_type type;
    976 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    977 };
    978 
    979 struct x86_regmodrm {
    980 	uint8_t mod:2;
    981 	uint8_t reg:3;
    982 	uint8_t rm:3;
    983 };
    984 
    985 struct x86_immediate {
    986 	uint64_t data;
    987 };
    988 
    989 struct x86_sib {
    990 	uint8_t scale;
    991 	const struct x86_reg *idx;
    992 	const struct x86_reg *bas;
    993 };
    994 
    995 enum x86_store_type {
    996 	STORE_NONE,
    997 	STORE_REG,
    998 	STORE_DUALREG,
    999 	STORE_IMM,
   1000 	STORE_SIB,
   1001 	STORE_DMO
   1002 };
   1003 
   1004 struct x86_store {
   1005 	enum x86_store_type type;
   1006 	union {
   1007 		const struct x86_reg *reg;
   1008 		struct x86_dualreg dualreg;
   1009 		struct x86_immediate imm;
   1010 		struct x86_sib sib;
   1011 		uint64_t dmo;
   1012 	} u;
   1013 	struct x86_disp disp;
   1014 	int hardseg;
   1015 };
   1016 
   1017 struct x86_instr {
   1018 	uint8_t len;
   1019 	struct x86_legpref legpref;
   1020 	struct x86_rexpref rexpref;
   1021 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1022 	uint8_t operand_size;
   1023 	uint8_t address_size;
   1024 	uint64_t zeroextend_mask;
   1025 
   1026 	const struct x86_opcode *opcode;
   1027 	const struct x86_emul *emul;
   1028 
   1029 	struct x86_store src;
   1030 	struct x86_store dst;
   1031 	struct x86_store *strm;
   1032 };
   1033 
   1034 struct x86_decode_fsm {
   1035 	/* vcpu */
   1036 	bool is64bit;
   1037 	bool is32bit;
   1038 	bool is16bit;
   1039 
   1040 	/* fsm */
   1041 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1042 	uint8_t *buf;
   1043 	uint8_t *end;
   1044 };
   1045 
   1046 struct x86_opcode {
   1047 	bool valid:1;
   1048 	bool regmodrm:1;
   1049 	bool regtorm:1;
   1050 	bool dmo:1;
   1051 	bool todmo:1;
   1052 	bool movs:1;
   1053 	bool stos:1;
   1054 	bool lods:1;
   1055 	bool szoverride:1;
   1056 	bool group1:1;
   1057 	bool group3:1;
   1058 	bool group11:1;
   1059 	bool immediate:1;
   1060 	uint8_t defsize;
   1061 	uint8_t flags;
   1062 	const struct x86_emul *emul;
   1063 };
   1064 
   1065 struct x86_group_entry {
   1066 	const struct x86_emul *emul;
   1067 };
   1068 
   1069 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1070 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1071 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1072 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1073 
   1074 #define FLAG_imm8	0x01
   1075 #define FLAG_immz	0x02
   1076 #define FLAG_ze		0x04
   1077 
   1078 static const struct x86_group_entry group1[8] __cacheline_aligned = {
   1079 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1080 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1081 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1082 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1083 };
   1084 
   1085 static const struct x86_group_entry group3[8] __cacheline_aligned = {
   1086 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1087 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1088 };
   1089 
   1090 static const struct x86_group_entry group11[8] __cacheline_aligned = {
   1091 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1092 };
   1093 
   1094 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1095 	/*
   1096 	 * Group1
   1097 	 */
   1098 	[0x80] = {
   1099 		/* Eb, Ib */
   1100 		.valid = true,
   1101 		.regmodrm = true,
   1102 		.regtorm = true,
   1103 		.szoverride = false,
   1104 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1105 		.group1 = true,
   1106 		.immediate = true,
   1107 		.emul = NULL /* group1 */
   1108 	},
   1109 	[0x81] = {
   1110 		/* Ev, Iz */
   1111 		.valid = true,
   1112 		.regmodrm = true,
   1113 		.regtorm = true,
   1114 		.szoverride = true,
   1115 		.defsize = -1,
   1116 		.group1 = true,
   1117 		.immediate = true,
   1118 		.flags = FLAG_immz,
   1119 		.emul = NULL /* group1 */
   1120 	},
   1121 	[0x83] = {
   1122 		/* Ev, Ib */
   1123 		.valid = true,
   1124 		.regmodrm = true,
   1125 		.regtorm = true,
   1126 		.szoverride = true,
   1127 		.defsize = -1,
   1128 		.group1 = true,
   1129 		.immediate = true,
   1130 		.flags = FLAG_imm8,
   1131 		.emul = NULL /* group1 */
   1132 	},
   1133 
   1134 	/*
   1135 	 * Group3
   1136 	 */
   1137 	[0xF6] = {
   1138 		/* Eb, Ib */
   1139 		.valid = true,
   1140 		.regmodrm = true,
   1141 		.regtorm = true,
   1142 		.szoverride = false,
   1143 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1144 		.group3 = true,
   1145 		.immediate = true,
   1146 		.emul = NULL /* group3 */
   1147 	},
   1148 	[0xF7] = {
   1149 		/* Ev, Iz */
   1150 		.valid = true,
   1151 		.regmodrm = true,
   1152 		.regtorm = true,
   1153 		.szoverride = true,
   1154 		.defsize = -1,
   1155 		.group3 = true,
   1156 		.immediate = true,
   1157 		.flags = FLAG_immz,
   1158 		.emul = NULL /* group3 */
   1159 	},
   1160 
   1161 	/*
   1162 	 * Group11
   1163 	 */
   1164 	[0xC6] = {
   1165 		/* Eb, Ib */
   1166 		.valid = true,
   1167 		.regmodrm = true,
   1168 		.regtorm = true,
   1169 		.szoverride = false,
   1170 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1171 		.group11 = true,
   1172 		.immediate = true,
   1173 		.emul = NULL /* group11 */
   1174 	},
   1175 	[0xC7] = {
   1176 		/* Ev, Iz */
   1177 		.valid = true,
   1178 		.regmodrm = true,
   1179 		.regtorm = true,
   1180 		.szoverride = true,
   1181 		.defsize = -1,
   1182 		.group11 = true,
   1183 		.immediate = true,
   1184 		.flags = FLAG_immz,
   1185 		.emul = NULL /* group11 */
   1186 	},
   1187 
   1188 	/*
   1189 	 * OR
   1190 	 */
   1191 	[0x08] = {
   1192 		/* Eb, Gb */
   1193 		.valid = true,
   1194 		.regmodrm = true,
   1195 		.regtorm = true,
   1196 		.szoverride = false,
   1197 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1198 		.emul = &x86_emul_or
   1199 	},
   1200 	[0x09] = {
   1201 		/* Ev, Gv */
   1202 		.valid = true,
   1203 		.regmodrm = true,
   1204 		.regtorm = true,
   1205 		.szoverride = true,
   1206 		.defsize = -1,
   1207 		.emul = &x86_emul_or
   1208 	},
   1209 	[0x0A] = {
   1210 		/* Gb, Eb */
   1211 		.valid = true,
   1212 		.regmodrm = true,
   1213 		.regtorm = false,
   1214 		.szoverride = false,
   1215 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1216 		.emul = &x86_emul_or
   1217 	},
   1218 	[0x0B] = {
   1219 		/* Gv, Ev */
   1220 		.valid = true,
   1221 		.regmodrm = true,
   1222 		.regtorm = false,
   1223 		.szoverride = true,
   1224 		.defsize = -1,
   1225 		.emul = &x86_emul_or
   1226 	},
   1227 
   1228 	/*
   1229 	 * AND
   1230 	 */
   1231 	[0x20] = {
   1232 		/* Eb, Gb */
   1233 		.valid = true,
   1234 		.regmodrm = true,
   1235 		.regtorm = true,
   1236 		.szoverride = false,
   1237 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1238 		.emul = &x86_emul_and
   1239 	},
   1240 	[0x21] = {
   1241 		/* Ev, Gv */
   1242 		.valid = true,
   1243 		.regmodrm = true,
   1244 		.regtorm = true,
   1245 		.szoverride = true,
   1246 		.defsize = -1,
   1247 		.emul = &x86_emul_and
   1248 	},
   1249 	[0x22] = {
   1250 		/* Gb, Eb */
   1251 		.valid = true,
   1252 		.regmodrm = true,
   1253 		.regtorm = false,
   1254 		.szoverride = false,
   1255 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1256 		.emul = &x86_emul_and
   1257 	},
   1258 	[0x23] = {
   1259 		/* Gv, Ev */
   1260 		.valid = true,
   1261 		.regmodrm = true,
   1262 		.regtorm = false,
   1263 		.szoverride = true,
   1264 		.defsize = -1,
   1265 		.emul = &x86_emul_and
   1266 	},
   1267 
   1268 	/*
   1269 	 * SUB
   1270 	 */
   1271 	[0x28] = {
   1272 		/* Eb, Gb */
   1273 		.valid = true,
   1274 		.regmodrm = true,
   1275 		.regtorm = true,
   1276 		.szoverride = false,
   1277 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1278 		.emul = &x86_emul_sub
   1279 	},
   1280 	[0x29] = {
   1281 		/* Ev, Gv */
   1282 		.valid = true,
   1283 		.regmodrm = true,
   1284 		.regtorm = true,
   1285 		.szoverride = true,
   1286 		.defsize = -1,
   1287 		.emul = &x86_emul_sub
   1288 	},
   1289 	[0x2A] = {
   1290 		/* Gb, Eb */
   1291 		.valid = true,
   1292 		.regmodrm = true,
   1293 		.regtorm = false,
   1294 		.szoverride = false,
   1295 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1296 		.emul = &x86_emul_sub
   1297 	},
   1298 	[0x2B] = {
   1299 		/* Gv, Ev */
   1300 		.valid = true,
   1301 		.regmodrm = true,
   1302 		.regtorm = false,
   1303 		.szoverride = true,
   1304 		.defsize = -1,
   1305 		.emul = &x86_emul_sub
   1306 	},
   1307 
   1308 	/*
   1309 	 * XOR
   1310 	 */
   1311 	[0x30] = {
   1312 		/* Eb, Gb */
   1313 		.valid = true,
   1314 		.regmodrm = true,
   1315 		.regtorm = true,
   1316 		.szoverride = false,
   1317 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1318 		.emul = &x86_emul_xor
   1319 	},
   1320 	[0x31] = {
   1321 		/* Ev, Gv */
   1322 		.valid = true,
   1323 		.regmodrm = true,
   1324 		.regtorm = true,
   1325 		.szoverride = true,
   1326 		.defsize = -1,
   1327 		.emul = &x86_emul_xor
   1328 	},
   1329 	[0x32] = {
   1330 		/* Gb, Eb */
   1331 		.valid = true,
   1332 		.regmodrm = true,
   1333 		.regtorm = false,
   1334 		.szoverride = false,
   1335 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1336 		.emul = &x86_emul_xor
   1337 	},
   1338 	[0x33] = {
   1339 		/* Gv, Ev */
   1340 		.valid = true,
   1341 		.regmodrm = true,
   1342 		.regtorm = false,
   1343 		.szoverride = true,
   1344 		.defsize = -1,
   1345 		.emul = &x86_emul_xor
   1346 	},
   1347 
   1348 	/*
   1349 	 * XCHG
   1350 	 */
   1351 	[0x86] = {
   1352 		/* Eb, Gb */
   1353 		.valid = true,
   1354 		.regmodrm = true,
   1355 		.regtorm = true,
   1356 		.szoverride = false,
   1357 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1358 		.emul = &x86_emul_xchg
   1359 	},
   1360 	[0x87] = {
   1361 		/* Ev, Gv */
   1362 		.valid = true,
   1363 		.regmodrm = true,
   1364 		.regtorm = true,
   1365 		.szoverride = true,
   1366 		.defsize = -1,
   1367 		.emul = &x86_emul_xchg
   1368 	},
   1369 
   1370 	/*
   1371 	 * MOV
   1372 	 */
   1373 	[0x88] = {
   1374 		/* Eb, Gb */
   1375 		.valid = true,
   1376 		.regmodrm = true,
   1377 		.regtorm = true,
   1378 		.szoverride = false,
   1379 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1380 		.emul = &x86_emul_mov
   1381 	},
   1382 	[0x89] = {
   1383 		/* Ev, Gv */
   1384 		.valid = true,
   1385 		.regmodrm = true,
   1386 		.regtorm = true,
   1387 		.szoverride = true,
   1388 		.defsize = -1,
   1389 		.emul = &x86_emul_mov
   1390 	},
   1391 	[0x8A] = {
   1392 		/* Gb, Eb */
   1393 		.valid = true,
   1394 		.regmodrm = true,
   1395 		.regtorm = false,
   1396 		.szoverride = false,
   1397 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1398 		.emul = &x86_emul_mov
   1399 	},
   1400 	[0x8B] = {
   1401 		/* Gv, Ev */
   1402 		.valid = true,
   1403 		.regmodrm = true,
   1404 		.regtorm = false,
   1405 		.szoverride = true,
   1406 		.defsize = -1,
   1407 		.emul = &x86_emul_mov
   1408 	},
   1409 	[0xA0] = {
   1410 		/* AL, Ob */
   1411 		.valid = true,
   1412 		.dmo = true,
   1413 		.todmo = false,
   1414 		.szoverride = false,
   1415 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1416 		.emul = &x86_emul_mov
   1417 	},
   1418 	[0xA1] = {
   1419 		/* rAX, Ov */
   1420 		.valid = true,
   1421 		.dmo = true,
   1422 		.todmo = false,
   1423 		.szoverride = true,
   1424 		.defsize = -1,
   1425 		.emul = &x86_emul_mov
   1426 	},
   1427 	[0xA2] = {
   1428 		/* Ob, AL */
   1429 		.valid = true,
   1430 		.dmo = true,
   1431 		.todmo = true,
   1432 		.szoverride = false,
   1433 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1434 		.emul = &x86_emul_mov
   1435 	},
   1436 	[0xA3] = {
   1437 		/* Ov, rAX */
   1438 		.valid = true,
   1439 		.dmo = true,
   1440 		.todmo = true,
   1441 		.szoverride = true,
   1442 		.defsize = -1,
   1443 		.emul = &x86_emul_mov
   1444 	},
   1445 
   1446 	/*
   1447 	 * MOVS
   1448 	 */
   1449 	[0xA4] = {
   1450 		/* Yb, Xb */
   1451 		.valid = true,
   1452 		.movs = true,
   1453 		.szoverride = false,
   1454 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1455 		.emul = &x86_emul_movs
   1456 	},
   1457 	[0xA5] = {
   1458 		/* Yv, Xv */
   1459 		.valid = true,
   1460 		.movs = true,
   1461 		.szoverride = true,
   1462 		.defsize = -1,
   1463 		.emul = &x86_emul_movs
   1464 	},
   1465 
   1466 	/*
   1467 	 * STOS
   1468 	 */
   1469 	[0xAA] = {
   1470 		/* Yb, AL */
   1471 		.valid = true,
   1472 		.stos = true,
   1473 		.szoverride = false,
   1474 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1475 		.emul = &x86_emul_stos
   1476 	},
   1477 	[0xAB] = {
   1478 		/* Yv, rAX */
   1479 		.valid = true,
   1480 		.stos = true,
   1481 		.szoverride = true,
   1482 		.defsize = -1,
   1483 		.emul = &x86_emul_stos
   1484 	},
   1485 
   1486 	/*
   1487 	 * LODS
   1488 	 */
   1489 	[0xAC] = {
   1490 		/* AL, Xb */
   1491 		.valid = true,
   1492 		.lods = true,
   1493 		.szoverride = false,
   1494 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1495 		.emul = &x86_emul_lods
   1496 	},
   1497 	[0xAD] = {
   1498 		/* rAX, Xv */
   1499 		.valid = true,
   1500 		.lods = true,
   1501 		.szoverride = true,
   1502 		.defsize = -1,
   1503 		.emul = &x86_emul_lods
   1504 	},
   1505 };
   1506 
   1507 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1508 	/*
   1509 	 * MOVZX
   1510 	 */
   1511 	[0xB6] = {
   1512 		/* Gv, Eb */
   1513 		.valid = true,
   1514 		.regmodrm = true,
   1515 		.regtorm = false,
   1516 		.szoverride = true,
   1517 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1518 		.flags = FLAG_ze,
   1519 		.emul = &x86_emul_mov
   1520 	},
   1521 	[0xB7] = {
   1522 		/* Gv, Ew */
   1523 		.valid = true,
   1524 		.regmodrm = true,
   1525 		.regtorm = false,
   1526 		.szoverride = true,
   1527 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1528 		.flags = FLAG_ze,
   1529 		.emul = &x86_emul_mov
   1530 	},
   1531 };
   1532 
   1533 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1534 
   1535 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1536 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] __cacheline_aligned = {
   1537 	[false] = {
   1538 		/* No REX prefix. */
   1539 		[0b00] = {
   1540 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1541 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1542 			[2] = { -1, 0 },
   1543 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1544 			[4] = { -1, 0 },
   1545 			[5] = { -1, 0 },
   1546 			[6] = { -1, 0 },
   1547 			[7] = { -1, 0 },
   1548 		},
   1549 		[0b01] = {
   1550 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1551 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1552 			[2] = { -1, 0 },
   1553 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1554 			[4] = { -1, 0 },
   1555 			[5] = { -1, 0 },
   1556 			[6] = { -1, 0 },
   1557 			[7] = { -1, 0 },
   1558 		},
   1559 		[0b10] = {
   1560 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1561 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1562 			[2] = { -1, 0 },
   1563 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1564 			[4] = { -1, 0 },
   1565 			[5] = { -1, 0 },
   1566 			[6] = { -1, 0 },
   1567 			[7] = { -1, 0 },
   1568 		},
   1569 		[0b11] = {
   1570 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1571 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1572 			[2] = { -1, 0 },
   1573 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1574 			[4] = { -1, 0 },
   1575 			[5] = { -1, 0 },
   1576 			[6] = { -1, 0 },
   1577 			[7] = { -1, 0 },
   1578 		}
   1579 	},
   1580 	[true] = {
   1581 		/* Has REX prefix. */
   1582 		[0b00] = {
   1583 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1584 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1585 			[2] = { -1, 0 },
   1586 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1587 			[4] = { -1, 0 },
   1588 			[5] = { -1, 0 },
   1589 			[6] = { -1, 0 },
   1590 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1591 		},
   1592 		[0b01] = {
   1593 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1594 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1595 			[2] = { -1, 0 },
   1596 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1597 			[4] = { -1, 0 },
   1598 			[5] = { -1, 0 },
   1599 			[6] = { -1, 0 },
   1600 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1601 		},
   1602 		[0b10] = {
   1603 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1604 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1605 			[2] = { -1, 0 },
   1606 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1607 			[4] = { -1, 0 },
   1608 			[5] = { -1, 0 },
   1609 			[6] = { -1, 0 },
   1610 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1611 		},
   1612 		[0b11] = {
   1613 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1614 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1615 			[2] = { -1, 0 },
   1616 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1617 			[4] = { -1, 0 },
   1618 			[5] = { -1, 0 },
   1619 			[6] = { -1, 0 },
   1620 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1621 		}
   1622 	}
   1623 };
   1624 
   1625 /* [depends][enc][size] */
   1626 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] __cacheline_aligned = {
   1627 	[false] = {
   1628 		/* Not extended. */
   1629 		[0b000] = {
   1630 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1631 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1632 			[2] = { -1, 0 },
   1633 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1634 			[4] = { -1, 0 },
   1635 			[5] = { -1, 0 },
   1636 			[6] = { -1, 0 },
   1637 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1638 		},
   1639 		[0b001] = {
   1640 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1641 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1642 			[2] = { -1, 0 },
   1643 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1644 			[4] = { -1, 0 },
   1645 			[5] = { -1, 0 },
   1646 			[6] = { -1, 0 },
   1647 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1648 		},
   1649 		[0b010] = {
   1650 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1651 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1652 			[2] = { -1, 0 },
   1653 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1654 			[4] = { -1, 0 },
   1655 			[5] = { -1, 0 },
   1656 			[6] = { -1, 0 },
   1657 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1658 		},
   1659 		[0b011] = {
   1660 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1661 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1662 			[2] = { -1, 0 },
   1663 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1664 			[4] = { -1, 0 },
   1665 			[5] = { -1, 0 },
   1666 			[6] = { -1, 0 },
   1667 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1668 		},
   1669 		[0b100] = {
   1670 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1671 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1672 			[2] = { -1, 0 },
   1673 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1674 			[4] = { -1, 0 },
   1675 			[5] = { -1, 0 },
   1676 			[6] = { -1, 0 },
   1677 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1678 		},
   1679 		[0b101] = {
   1680 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1681 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1682 			[2] = { -1, 0 },
   1683 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1684 			[4] = { -1, 0 },
   1685 			[5] = { -1, 0 },
   1686 			[6] = { -1, 0 },
   1687 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1688 		},
   1689 		[0b110] = {
   1690 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1691 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1692 			[2] = { -1, 0 },
   1693 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1694 			[4] = { -1, 0 },
   1695 			[5] = { -1, 0 },
   1696 			[6] = { -1, 0 },
   1697 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1698 		},
   1699 		[0b111] = {
   1700 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1701 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1702 			[2] = { -1, 0 },
   1703 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1704 			[4] = { -1, 0 },
   1705 			[5] = { -1, 0 },
   1706 			[6] = { -1, 0 },
   1707 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1708 		},
   1709 	},
   1710 	[true] = {
   1711 		/* Extended. */
   1712 		[0b000] = {
   1713 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1714 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1715 			[2] = { -1, 0 },
   1716 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1717 			[4] = { -1, 0 },
   1718 			[5] = { -1, 0 },
   1719 			[6] = { -1, 0 },
   1720 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1721 		},
   1722 		[0b001] = {
   1723 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1724 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1725 			[2] = { -1, 0 },
   1726 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1727 			[4] = { -1, 0 },
   1728 			[5] = { -1, 0 },
   1729 			[6] = { -1, 0 },
   1730 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1731 		},
   1732 		[0b010] = {
   1733 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1734 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1735 			[2] = { -1, 0 },
   1736 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1737 			[4] = { -1, 0 },
   1738 			[5] = { -1, 0 },
   1739 			[6] = { -1, 0 },
   1740 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1741 		},
   1742 		[0b011] = {
   1743 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1744 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1745 			[2] = { -1, 0 },
   1746 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1747 			[4] = { -1, 0 },
   1748 			[5] = { -1, 0 },
   1749 			[6] = { -1, 0 },
   1750 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1751 		},
   1752 		[0b100] = {
   1753 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1754 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1755 			[2] = { -1, 0 },
   1756 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1757 			[4] = { -1, 0 },
   1758 			[5] = { -1, 0 },
   1759 			[6] = { -1, 0 },
   1760 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1761 		},
   1762 		[0b101] = {
   1763 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1764 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1765 			[2] = { -1, 0 },
   1766 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1767 			[4] = { -1, 0 },
   1768 			[5] = { -1, 0 },
   1769 			[6] = { -1, 0 },
   1770 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1771 		},
   1772 		[0b110] = {
   1773 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1774 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1775 			[2] = { -1, 0 },
   1776 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1777 			[4] = { -1, 0 },
   1778 			[5] = { -1, 0 },
   1779 			[6] = { -1, 0 },
   1780 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1781 		},
   1782 		[0b111] = {
   1783 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1784 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1785 			[2] = { -1, 0 },
   1786 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1787 			[4] = { -1, 0 },
   1788 			[5] = { -1, 0 },
   1789 			[6] = { -1, 0 },
   1790 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1791 		},
   1792 	}
   1793 };
   1794 
   1795 /* [enc] */
   1796 static const int gpr_dual_reg1_rm[8] __cacheline_aligned = {
   1797 	[0b000] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+SI) */
   1798 	[0b001] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+DI) */
   1799 	[0b010] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+SI) */
   1800 	[0b011] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+DI) */
   1801 	[0b100] = NVMM_X64_GPR_RSI, /* SI */
   1802 	[0b101] = NVMM_X64_GPR_RDI, /* DI */
   1803 	[0b110] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP */
   1804 	[0b111] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX */
   1805 };
   1806 
   1807 static int
   1808 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1809 {
   1810 	fsm->fn = NULL;
   1811 	return -1;
   1812 }
   1813 
   1814 static int
   1815 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1816 {
   1817 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1818 		return -1;
   1819 	}
   1820 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1821 	return 0;
   1822 }
   1823 
   1824 static inline void
   1825 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1826     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1827 {
   1828 	fsm->buf += n;
   1829 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1830 		fsm->fn = node_overflow;
   1831 	} else {
   1832 		fsm->fn = fn;
   1833 	}
   1834 }
   1835 
   1836 static const struct x86_reg *
   1837 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1838 {
   1839 	enc &= 0b11;
   1840 	if (regsize == 8) {
   1841 		/* May be 64bit without REX */
   1842 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1843 	}
   1844 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1845 }
   1846 
   1847 /*
   1848  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1849  * destination registers.
   1850  */
   1851 static int
   1852 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1853 {
   1854 	size_t adrsize;
   1855 
   1856 	adrsize = instr->address_size;
   1857 
   1858 	/* DS:RSI */
   1859 	instr->src.type = STORE_REG;
   1860 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1861 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1862 
   1863 	/* ES:RDI, force ES */
   1864 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1865 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1866 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1867 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1868 
   1869 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1870 
   1871 	return 0;
   1872 }
   1873 
   1874 /*
   1875  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1876  * destination register.
   1877  */
   1878 static int
   1879 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1880 {
   1881 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1882 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1883 	size_t adrsize, regsize;
   1884 
   1885 	adrsize = instr->address_size;
   1886 	regsize = instr->operand_size;
   1887 
   1888 	if (opcode->stos) {
   1889 		streg = &instr->src;
   1890 		stlo = &instr->dst;
   1891 	} else {
   1892 		streg = &instr->dst;
   1893 		stlo = &instr->src;
   1894 	}
   1895 
   1896 	streg->type = STORE_REG;
   1897 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1898 
   1899 	stlo->type = STORE_REG;
   1900 	if (opcode->stos) {
   1901 		/* ES:RDI, force ES */
   1902 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1903 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1904 	} else {
   1905 		/* DS:RSI */
   1906 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1907 	}
   1908 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1909 
   1910 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1911 
   1912 	return 0;
   1913 }
   1914 
   1915 static int
   1916 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1917 {
   1918 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1919 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1920 	size_t adrsize, regsize;
   1921 
   1922 	adrsize = instr->address_size;
   1923 	regsize = instr->operand_size;
   1924 
   1925 	if (opcode->todmo) {
   1926 		streg = &instr->src;
   1927 		stdmo = &instr->dst;
   1928 	} else {
   1929 		streg = &instr->dst;
   1930 		stdmo = &instr->src;
   1931 	}
   1932 
   1933 	streg->type = STORE_REG;
   1934 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1935 
   1936 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1937 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1938 		return -1;
   1939 	}
   1940 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1941 
   1942 	return 0;
   1943 }
   1944 
   1945 static inline uint64_t
   1946 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1947 {
   1948 	if (size == 1) {
   1949 		if (val & __BIT(7))
   1950 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1951 	} else if (size == 2) {
   1952 		if (val & __BIT(15))
   1953 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1954 	} else if (size == 4) {
   1955 		if (val & __BIT(31))
   1956 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1957 	}
   1958 	return val;
   1959 }
   1960 
   1961 static int
   1962 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1963 {
   1964 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1965 	struct x86_store *store;
   1966 	uint8_t immsize;
   1967 	size_t sesize = 0;
   1968 
   1969 	/* The immediate is the source */
   1970 	store = &instr->src;
   1971 	immsize = instr->operand_size;
   1972 
   1973 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1974 		sesize = immsize;
   1975 		immsize = 1;
   1976 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1977 		sesize = immsize;
   1978 		immsize = 4;
   1979 	}
   1980 
   1981 	store->type = STORE_IMM;
   1982 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1983 		return -1;
   1984 	}
   1985 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1986 
   1987 	if (sesize != 0) {
   1988 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1989 	}
   1990 
   1991 	return 0;
   1992 }
   1993 
   1994 static int
   1995 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1996 {
   1997 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1998 	uint64_t data = 0;
   1999 	size_t n;
   2000 
   2001 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   2002 		n = 1;
   2003 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_2) {
   2004 		n = 2;
   2005 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2006 		n = 4;
   2007 	} else {
   2008 		DISASSEMBLER_BUG();
   2009 	}
   2010 
   2011 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   2012 		return -1;
   2013 	}
   2014 
   2015 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2016 		data = sign_extend(data, n);
   2017 	}
   2018 
   2019 	instr->strm->disp.data = data;
   2020 
   2021 	if (opcode->immediate) {
   2022 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2023 	} else {
   2024 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2025 	}
   2026 
   2027 	return 0;
   2028 }
   2029 
   2030 /*
   2031  * Special node to handle 16bit addressing encoding, which can reference two
   2032  * registers at once.
   2033  */
   2034 static int
   2035 node_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2036 {
   2037 	int reg1, reg2;
   2038 
   2039 	reg1 = gpr_dual_reg1_rm[instr->regmodrm.rm];
   2040 
   2041 	if (instr->regmodrm.rm == 0b000 ||
   2042 	    instr->regmodrm.rm == 0b010) {
   2043 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RSI;
   2044 	} else if (instr->regmodrm.rm == 0b001 ||
   2045 	    instr->regmodrm.rm == 0b011) {
   2046 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RDI;
   2047 	} else {
   2048 		DISASSEMBLER_BUG();
   2049 	}
   2050 
   2051 	instr->strm->type = STORE_DUALREG;
   2052 	instr->strm->u.dualreg.reg1 = reg1;
   2053 	instr->strm->u.dualreg.reg2 = reg2;
   2054 
   2055 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2056 		DISASSEMBLER_BUG();
   2057 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_0) {
   2058 		/* Indirect register addressing mode */
   2059 		if (instr->opcode->immediate) {
   2060 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2061 		} else {
   2062 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2063 		}
   2064 	} else {
   2065 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2066 	}
   2067 
   2068 	return 0;
   2069 }
   2070 
   2071 static const struct x86_reg *
   2072 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2073 {
   2074 	uint8_t enc = index;
   2075 	const struct x86_reg *reg;
   2076 	size_t regsize;
   2077 
   2078 	regsize = instr->address_size;
   2079 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2080 
   2081 	if (reg->num == -1) {
   2082 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2083 	}
   2084 
   2085 	return reg;
   2086 }
   2087 
   2088 static const struct x86_reg *
   2089 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2090 {
   2091 	uint8_t enc = base;
   2092 	const struct x86_reg *reg;
   2093 	size_t regsize;
   2094 
   2095 	regsize = instr->address_size;
   2096 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2097 	if (reg->num == -1) {
   2098 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2099 	}
   2100 
   2101 	return reg;
   2102 }
   2103 
   2104 static int
   2105 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2106 {
   2107 	const struct x86_opcode *opcode;
   2108 	uint8_t scale, index, base;
   2109 	bool noindex, nobase;
   2110 	uint8_t byte;
   2111 
   2112 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2113 		return -1;
   2114 	}
   2115 
   2116 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2117 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2118 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2119 
   2120 	opcode = instr->opcode;
   2121 
   2122 	noindex = false;
   2123 	nobase = false;
   2124 
   2125 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2126 		/* Special case: the index is null */
   2127 		noindex = true;
   2128 	}
   2129 
   2130 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2131 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2132 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2133 		nobase = true;
   2134 	}
   2135 
   2136 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2137 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2138 	if (!noindex)
   2139 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2140 	if (!nobase)
   2141 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2142 
   2143 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2144 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 ||
   2145 	    instr->strm->disp.type == DISP_2 ||
   2146 	    instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2147 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2148 	} else if (opcode->immediate) {
   2149 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2150 	} else {
   2151 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2152 	}
   2153 
   2154 	return 0;
   2155 }
   2156 
   2157 static const struct x86_reg *
   2158 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2159 {
   2160 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2161 	const struct x86_reg *reg;
   2162 	size_t regsize;
   2163 
   2164 	regsize = instr->operand_size;
   2165 
   2166 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2167 	if (reg->num == -1) {
   2168 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2169 	}
   2170 
   2171 	return reg;
   2172 }
   2173 
   2174 static const struct x86_reg *
   2175 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2176 {
   2177 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2178 	const struct x86_reg *reg;
   2179 	size_t regsize;
   2180 
   2181 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2182 		regsize = instr->operand_size;
   2183 	} else {
   2184 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2185 		regsize = instr->address_size;
   2186 	}
   2187 
   2188 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2189 	if (reg->num == -1) {
   2190 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2191 	}
   2192 
   2193 	return reg;
   2194 }
   2195 
   2196 static inline bool
   2197 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2198 {
   2199 	return (instr->address_size != 2 && /* no SIB in 16bit addressing */
   2200 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2201 	    instr->regmodrm.rm == 0b100);
   2202 }
   2203 
   2204 static inline bool
   2205 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2206 {
   2207 	return (fsm->is64bit && /* RIP-relative only in 64bit mode */
   2208 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2209 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2210 }
   2211 
   2212 static inline bool
   2213 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2214 {
   2215 	return (!fsm->is64bit && /* no disp32-only in 64bit mode */
   2216 	    instr->address_size != 2 && /* no disp32-only in 16bit addressing */
   2217 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2218 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2219 }
   2220 
   2221 static inline bool
   2222 is_disp16_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2223 {
   2224 	return (instr->address_size == 2 && /* disp16-only only in 16bit addr */
   2225 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2226 	    instr->regmodrm.rm == 0b110);
   2227 }
   2228 
   2229 static inline bool
   2230 is_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2231 {
   2232 	return (instr->address_size == 2 &&
   2233 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2234 	    instr->regmodrm.rm <= 0b011);
   2235 }
   2236 
   2237 static enum x86_disp_type
   2238 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2239 {
   2240 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2241 	case 0b00:	/* indirect */
   2242 		return DISP_0;
   2243 	case 0b01:	/* indirect+1 */
   2244 		return DISP_1;
   2245 	case 0b10:	/* indirect+{2,4} */
   2246 		if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2247 			return DISP_2;
   2248 		}
   2249 		return DISP_4;
   2250 	case 0b11:	/* direct */
   2251 	default:	/* llvm */
   2252 		return DISP_NONE;
   2253 	}
   2254 	__unreachable();
   2255 }
   2256 
   2257 static int
   2258 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2259 {
   2260 	struct x86_store *strg, *strm;
   2261 	const struct x86_opcode *opcode;
   2262 	const struct x86_reg *reg;
   2263 	uint8_t byte;
   2264 
   2265 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2266 		return -1;
   2267 	}
   2268 
   2269 	opcode = instr->opcode;
   2270 
   2271 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2272 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2273 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2274 
   2275 	if (opcode->regtorm) {
   2276 		strg = &instr->src;
   2277 		strm = &instr->dst;
   2278 	} else { /* RM to REG */
   2279 		strm = &instr->src;
   2280 		strg = &instr->dst;
   2281 	}
   2282 
   2283 	/* Save for later use. */
   2284 	instr->strm = strm;
   2285 
   2286 	/*
   2287 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2288 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2289 	 */
   2290 	if (opcode->group1) {
   2291 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2292 			return -1;
   2293 		}
   2294 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2295 	} else if (opcode->group3) {
   2296 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2297 			return -1;
   2298 		}
   2299 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2300 	} else if (opcode->group11) {
   2301 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2302 			return -1;
   2303 		}
   2304 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2305 	}
   2306 
   2307 	if (!opcode->immediate) {
   2308 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2309 		if (reg == NULL) {
   2310 			return -1;
   2311 		}
   2312 		strg->type = STORE_REG;
   2313 		strg->u.reg = reg;
   2314 	}
   2315 
   2316 	/* The displacement applies to RM. */
   2317 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2318 
   2319 	if (has_sib(instr)) {
   2320 		/* Overwrites RM */
   2321 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2322 		return 0;
   2323 	}
   2324 
   2325 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2326 		/* Overwrites RM */
   2327 		strm->type = STORE_REG;
   2328 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2329 		strm->disp.type = DISP_4;
   2330 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2331 		return 0;
   2332 	}
   2333 
   2334 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2335 		/* Overwrites RM */
   2336 		strm->type = STORE_REG;
   2337 		strm->u.reg = NULL;
   2338 		strm->disp.type = DISP_4;
   2339 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2340 		return 0;
   2341 	}
   2342 
   2343 	if (__predict_false(is_disp16_only(fsm, instr))) {
   2344 		/* Overwrites RM */
   2345 		strm->type = STORE_REG;
   2346 		strm->u.reg = NULL;
   2347 		strm->disp.type = DISP_2;
   2348 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2349 		return 0;
   2350 	}
   2351 
   2352 	if (__predict_false(is_dual(fsm, instr))) {
   2353 		/* Overwrites RM */
   2354 		fsm_advance(fsm, 0, node_dual);
   2355 		return 0;
   2356 	}
   2357 
   2358 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2359 	if (reg == NULL) {
   2360 		return -1;
   2361 	}
   2362 	strm->type = STORE_REG;
   2363 	strm->u.reg = reg;
   2364 
   2365 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2366 		/* Direct register addressing mode */
   2367 		if (opcode->immediate) {
   2368 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2369 		} else {
   2370 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2371 		}
   2372 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2373 		/* Indirect register addressing mode */
   2374 		if (opcode->immediate) {
   2375 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2376 		} else {
   2377 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2378 		}
   2379 	} else {
   2380 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2381 	}
   2382 
   2383 	return 0;
   2384 }
   2385 
   2386 static size_t
   2387 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2388 {
   2389 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2390 	int opsize;
   2391 
   2392 	/* Get the opsize */
   2393 	if (!opcode->szoverride) {
   2394 		opsize = opcode->defsize;
   2395 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2396 		opsize = 8;
   2397 	} else {
   2398 		if (!fsm->is16bit) {
   2399 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2400 				opsize = 2;
   2401 			} else {
   2402 				opsize = 4;
   2403 			}
   2404 		} else { /* 16bit */
   2405 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2406 				opsize = 4;
   2407 			} else {
   2408 				opsize = 2;
   2409 			}
   2410 		}
   2411 	}
   2412 
   2413 	return opsize;
   2414 }
   2415 
   2416 static size_t
   2417 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2418 {
   2419 	if (fsm->is64bit) {
   2420 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2421 			return 4;
   2422 		}
   2423 		return 8;
   2424 	}
   2425 
   2426 	if (fsm->is32bit) {
   2427 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2428 			return 2;
   2429 		}
   2430 		return 4;
   2431 	}
   2432 
   2433 	/* 16bit. */
   2434 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2435 		return 4;
   2436 	}
   2437 	return 2;
   2438 }
   2439 
   2440 static int
   2441 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2442 {
   2443 	const struct x86_opcode *opcode;
   2444 	uint8_t byte;
   2445 
   2446 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2447 		return -1;
   2448 	}
   2449 
   2450 	opcode = &primary_opcode_table[byte];
   2451 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2452 		return -1;
   2453 	}
   2454 
   2455 	instr->opcode = opcode;
   2456 	instr->emul = opcode->emul;
   2457 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2458 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2459 
   2460 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2461 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2462 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2463 	}
   2464 
   2465 	if (opcode->regmodrm) {
   2466 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2467 	} else if (opcode->dmo) {
   2468 		/* Direct-Memory Offsets */
   2469 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2470 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2471 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2472 	} else if (opcode->movs) {
   2473 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2474 	} else {
   2475 		return -1;
   2476 	}
   2477 
   2478 	return 0;
   2479 }
   2480 
   2481 static int
   2482 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2483 {
   2484 	const struct x86_opcode *opcode;
   2485 	uint8_t byte;
   2486 
   2487 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2488 		return -1;
   2489 	}
   2490 
   2491 	opcode = &secondary_opcode_table[byte];
   2492 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2493 		return -1;
   2494 	}
   2495 
   2496 	instr->opcode = opcode;
   2497 	instr->emul = opcode->emul;
   2498 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2499 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2500 
   2501 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2502 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2503 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2504 	}
   2505 
   2506 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2507 		/*
   2508 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2509 		 * we move fewer bytes.
   2510 		 */
   2511 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2512 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2513 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2514 	}
   2515 
   2516 	if (opcode->regmodrm) {
   2517 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2518 	} else {
   2519 		return -1;
   2520 	}
   2521 
   2522 	return 0;
   2523 }
   2524 
   2525 static int
   2526 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2527 {
   2528 	uint8_t byte;
   2529 
   2530 #define ESCAPE	0x0F
   2531 #define VEX_1	0xC5
   2532 #define VEX_2	0xC4
   2533 #define XOP	0x8F
   2534 
   2535 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2536 		return -1;
   2537 	}
   2538 
   2539 	/*
   2540 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2541 	 * after being introduced.
   2542 	 */
   2543 	if (byte == ESCAPE) {
   2544 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2545 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2546 		if (byte == VEX_1) {
   2547 			return -1;
   2548 		} else if (byte == VEX_2) {
   2549 			return -1;
   2550 		} else {
   2551 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2552 		}
   2553 	} else {
   2554 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2555 	}
   2556 
   2557 	return 0;
   2558 }
   2559 
   2560 static int
   2561 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2562 {
   2563 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2564 	uint8_t byte;
   2565 	size_t n = 0;
   2566 
   2567 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2568 		return -1;
   2569 	}
   2570 
   2571 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2572 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2573 			return -1;
   2574 		}
   2575 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2576 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2577 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2578 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2579 		rexpref->present = true;
   2580 		n = 1;
   2581 	}
   2582 
   2583 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2584 	return 0;
   2585 }
   2586 
   2587 static int
   2588 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2589 {
   2590 	uint8_t byte;
   2591 
   2592 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2593 		return -1;
   2594 	}
   2595 
   2596 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2597 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2598 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2599 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2600 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2601 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2602 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2603 		instr->legpref.rep = 1;
   2604 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2605 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2606 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2607 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2608 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2609 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2610 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2611 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2612 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2613 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2614 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2615 		instr->legpref.repn = 1;
   2616 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2617 		/* ignore */
   2618 	} else {
   2619 		/* not a legacy prefix */
   2620 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2621 		return 0;
   2622 	}
   2623 
   2624 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2625 	return 0;
   2626 }
   2627 
   2628 static int
   2629 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2630     struct nvmm_x64_state *state)
   2631 {
   2632 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2633 	int ret;
   2634 
   2635 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2636 	instr->legpref.seg = -1;
   2637 	instr->src.hardseg = -1;
   2638 	instr->dst.hardseg = -1;
   2639 
   2640 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2641 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2642 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2643 
   2644 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2645 	fsm.buf = inst_bytes;
   2646 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2647 
   2648 	while (fsm.fn != NULL) {
   2649 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2650 		if (ret == -1)
   2651 			return -1;
   2652 	}
   2653 
   2654 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2655 
   2656 	return 0;
   2657 }
   2658 
   2659 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2660 
   2661 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2662 static uint##sz##_t							\
   2663 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2664 {									\
   2665 	uint##sz##_t res;						\
   2666 	__asm __volatile (						\
   2667 		#instr"	%2, %3;"					\
   2668 		"mov	%3, %1;"					\
   2669 		"pushfq;"						\
   2670 		"popq	%0"						\
   2671 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2672 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2673 	return res;							\
   2674 }
   2675 
   2676 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2677 static uint64_t								\
   2678 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2679 {									\
   2680 	switch (opsize) {						\
   2681 	case 1:								\
   2682 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2683 	case 2:								\
   2684 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2685 	case 4:								\
   2686 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2687 	default:							\
   2688 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2689 	}								\
   2690 }
   2691 
   2692 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2693 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2694 EXEC_INSTR(8, sub)
   2695 EXEC_INSTR(16, sub)
   2696 EXEC_INSTR(32, sub)
   2697 EXEC_INSTR(64, sub)
   2698 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2699 
   2700 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2701 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2702 EXEC_INSTR(8, or)
   2703 EXEC_INSTR(16, or)
   2704 EXEC_INSTR(32, or)
   2705 EXEC_INSTR(64, or)
   2706 EXEC_DISPATCHER(or)
   2707 
   2708 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2709 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2710 EXEC_INSTR(8, and)
   2711 EXEC_INSTR(16, and)
   2712 EXEC_INSTR(32, and)
   2713 EXEC_INSTR(64, and)
   2714 EXEC_DISPATCHER(and)
   2715 
   2716 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2717 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2718 EXEC_INSTR(8, xor)
   2719 EXEC_INSTR(16, xor)
   2720 EXEC_INSTR(32, xor)
   2721 EXEC_INSTR(64, xor)
   2722 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2723 
   2724 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2725 
   2726 /*
   2727  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2728  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write to determine who
   2729  * is op1 and who is op2.
   2730  */
   2731 
   2732 static void
   2733 x86_func_or(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2734 {
   2735 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2736 	const bool write = mem->write;
   2737 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2738 
   2739 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2740 	op2 = 0;
   2741 
   2742 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2743 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2744 	mem->write = false;
   2745 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2746 
   2747 	/* Perform the OR. */
   2748 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2749 
   2750 	if (write) {
   2751 		/* Write back the result. */
   2752 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2753 		mem->write = true;
   2754 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2755 	} else {
   2756 		/* Return data to the caller. */
   2757 		*retval = ret;
   2758 	}
   2759 
   2760 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2761 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2762 }
   2763 
   2764 static void
   2765 x86_func_and(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2766 {
   2767 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2768 	const bool write = mem->write;
   2769 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2770 
   2771 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2772 	op2 = 0;
   2773 
   2774 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2775 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2776 	mem->write = false;
   2777 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2778 
   2779 	/* Perform the AND. */
   2780 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2781 
   2782 	if (write) {
   2783 		/* Write back the result. */
   2784 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2785 		mem->write = true;
   2786 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2787 	} else {
   2788 		/* Return data to the caller. */
   2789 		*retval = ret;
   2790 	}
   2791 
   2792 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2793 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2794 }
   2795 
   2796 static void
   2797 x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2798 {
   2799 	uint64_t *op1, op2;
   2800 
   2801 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2802 	op2 = 0;
   2803 
   2804 	/* Fetch op2. */
   2805 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2806 	mem->write = false;
   2807 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2808 
   2809 	/* Write op1 in op2. */
   2810 	mem->data = (uint8_t *)op1;
   2811 	mem->write = true;
   2812 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2813 
   2814 	/* Write op2 in op1. */
   2815 	*op1 = op2;
   2816 }
   2817 
   2818 static void
   2819 x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2820 {
   2821 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2822 	const bool write = mem->write;
   2823 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2824 	uint64_t tmp;
   2825 	bool memop1;
   2826 
   2827 	memop1 = !mem->write;
   2828 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2829 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2830 
   2831 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2832 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2833 	mem->write = false;
   2834 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2835 
   2836 	/* Perform the SUB. */
   2837 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2838 
   2839 	if (write) {
   2840 		/* Write back the result. */
   2841 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2842 		mem->write = true;
   2843 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2844 	} else {
   2845 		/* Return data to the caller. */
   2846 		*retval = ret;
   2847 	}
   2848 
   2849 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2850 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2851 }
   2852 
   2853 static void
   2854 x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2855 {
   2856 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2857 	const bool write = mem->write;
   2858 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2859 
   2860 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2861 	op2 = 0;
   2862 
   2863 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2864 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2865 	mem->write = false;
   2866 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2867 
   2868 	/* Perform the XOR. */
   2869 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2870 
   2871 	if (write) {
   2872 		/* Write back the result. */
   2873 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2874 		mem->write = true;
   2875 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2876 	} else {
   2877 		/* Return data to the caller. */
   2878 		*retval = ret;
   2879 	}
   2880 
   2881 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2882 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2883 }
   2884 
   2885 static void
   2886 x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2887 {
   2888 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2889 	uint64_t tmp;
   2890 	bool memop1;
   2891 
   2892 	memop1 = !mem->write;
   2893 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2894 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2895 
   2896 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2897 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2898 	mem->write = false;
   2899 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2900 
   2901 	/* Perform the CMP. */
   2902 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2903 
   2904 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2905 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2906 }
   2907 
   2908 static void
   2909 x86_func_test(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2910 {
   2911 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2912 	uint64_t tmp;
   2913 	bool memop1;
   2914 
   2915 	memop1 = !mem->write;
   2916 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2917 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2918 
   2919 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2920 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2921 	mem->write = false;
   2922 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2923 
   2924 	/* Perform the TEST. */
   2925 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2926 
   2927 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2928 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2929 }
   2930 
   2931 static void
   2932 x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2933 {
   2934 	/*
   2935 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2936 	 */
   2937 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2938 }
   2939 
   2940 static void
   2941 x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2942 {
   2943 	/*
   2944 	 * Just move, and update RDI.
   2945 	 */
   2946 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2947 
   2948 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2949 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2950 	} else {
   2951 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2952 	}
   2953 }
   2954 
   2955 static void
   2956 x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2957 {
   2958 	/*
   2959 	 * Just move, and update RSI.
   2960 	 */
   2961 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2962 
   2963 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2964 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2965 	} else {
   2966 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2967 	}
   2968 }
   2969 
   2970 static void
   2971 x86_func_movs(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2972 {
   2973 	/*
   2974 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2975 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2976 	 */
   2977 
   2978 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2979 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2980 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2981 	} else {
   2982 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2983 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2984 	}
   2985 }
   2986 
   2987 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2988 
   2989 static inline uint64_t
   2990 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2991 {
   2992 	uint64_t val;
   2993 
   2994 	val = state->gprs[gpr];
   2995 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2996 
   2997 	return val;
   2998 }
   2999 
   3000 static int
   3001 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   3002     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   3003 {
   3004 	struct x86_sib *sib;
   3005 	gvaddr_t gva = 0;
   3006 	uint64_t reg;
   3007 	int ret, seg;
   3008 
   3009 	if (store->type == STORE_SIB) {
   3010 		sib = &store->u.sib;
   3011 		if (sib->bas != NULL)
   3012 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   3013 		if (sib->idx != NULL) {
   3014 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   3015 			gva += sib->scale * reg;
   3016 		}
   3017 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   3018 		if (store->u.reg == NULL) {
   3019 			/* The base is null. Happens with disp32-only and
   3020 			 * disp16-only. */
   3021 		} else {
   3022 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   3023 		}
   3024 	} else if (store->type == STORE_DUALREG) {
   3025 		gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg1) +
   3026 		    gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg2);
   3027 	} else {
   3028 		gva = store->u.dmo;
   3029 	}
   3030 
   3031 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   3032 		gva += store->disp.data;
   3033 	}
   3034 
   3035 	if (store->hardseg != -1) {
   3036 		seg = store->hardseg;
   3037 	} else {
   3038 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   3039 			seg = instr->legpref.seg;
   3040 		} else {
   3041 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3042 		}
   3043 	}
   3044 
   3045 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   3046 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   3047 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3048 		}
   3049 	} else {
   3050 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   3051 		if (ret == -1)
   3052 			return -1;
   3053 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3054 	}
   3055 
   3056 	*gvap = gva;
   3057 	return 0;
   3058 }
   3059 
   3060 static int
   3061 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3062 {
   3063 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3064 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   3065 	size_t i, fetchsize;
   3066 	gvaddr_t gva;
   3067 	int ret, seg;
   3068 
   3069 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   3070 
   3071 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3072 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3073 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3074 		    fetchsize);
   3075 		if (ret == -1)
   3076 			return -1;
   3077 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3078 	}
   3079 
   3080 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, inst_bytes, fetchsize);
   3081 	if (ret == -1)
   3082 		return -1;
   3083 
   3084 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3085 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   3086 		byte = inst_bytes[i];
   3087 
   3088 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   3089 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3090 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   3091 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   3092 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   3093 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   3094 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   3095 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   3096 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   3097 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   3098 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   3099 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   3100 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   3101 			/* nothing */
   3102 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3103 			/* nothing */
   3104 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3105 			/* nothing */
   3106 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3107 			/* nothing */
   3108 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3109 			/* nothing */
   3110 		} else {
   3111 			return seg;
   3112 		}
   3113 	}
   3114 
   3115 	return seg;
   3116 }
   3117 
   3118 static int
   3119 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3120     struct nvmm_vcpu_exit *exit)
   3121 {
   3122 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3123 	size_t fetchsize;
   3124 	gvaddr_t gva;
   3125 	int ret;
   3126 
   3127 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3128 
   3129 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3130 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3131 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3132 		    fetchsize);
   3133 		if (ret == -1)
   3134 			return -1;
   3135 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3136 	}
   3137 
   3138 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3139 	    fetchsize);
   3140 	if (ret == -1)
   3141 		return -1;
   3142 
   3143 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3144 
   3145 	return 0;
   3146 }
   3147 
   3148 static int
   3149 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3150     struct x86_instr *instr)
   3151 {
   3152 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3153 	struct nvmm_mem mem;
   3154 	uint8_t data[8];
   3155 	gvaddr_t gva;
   3156 	size_t size;
   3157 	int ret;
   3158 
   3159 	size = instr->operand_size;
   3160 
   3161 	/* Source. */
   3162 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3163 	if (ret == -1)
   3164 		return -1;
   3165 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3166 	if (ret == -1)
   3167 		return -1;
   3168 
   3169 	/* Destination. */
   3170 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3171 	if (ret == -1)
   3172 		return -1;
   3173 	ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3174 	if (ret == -1)
   3175 		return -1;
   3176 
   3177 	mem.size = size;
   3178 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3179 
   3180 	return 0;
   3181 }
   3182 
   3183 static int
   3184 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3185     struct x86_instr *instr)
   3186 {
   3187 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3188 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3189 	struct nvmm_mem mem;
   3190 	uint8_t membuf[8];
   3191 	uint64_t val;
   3192 
   3193 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3194 
   3195 	mem.mach = mach;
   3196 	mem.vcpu = vcpu;
   3197 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3198 	mem.size = instr->operand_size;
   3199 	mem.data = membuf;
   3200 
   3201 	/* Determine the direction. */
   3202 	switch (instr->src.type) {
   3203 	case STORE_REG:
   3204 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3205 			/* Indirect access. */
   3206 			mem.write = false;
   3207 		} else {
   3208 			/* Direct access. */
   3209 			mem.write = true;
   3210 		}
   3211 		break;
   3212 	case STORE_DUALREG:
   3213 		if (instr->src.disp.type == DISP_NONE) {
   3214 			DISASSEMBLER_BUG();
   3215 		}
   3216 		mem.write = false;
   3217 		break;
   3218 	case STORE_IMM:
   3219 		mem.write = true;
   3220 		break;
   3221 	case STORE_SIB:
   3222 		mem.write = false;
   3223 		break;
   3224 	case STORE_DMO:
   3225 		mem.write = false;
   3226 		break;
   3227 	default:
   3228 		DISASSEMBLER_BUG();
   3229 	}
   3230 
   3231 	if (mem.write) {
   3232 		switch (instr->src.type) {
   3233 		case STORE_REG:
   3234 			/* The instruction was "reg -> mem". Fetch the register
   3235 			 * in membuf. */
   3236 			if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3237 				DISASSEMBLER_BUG();
   3238 			}
   3239 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3240 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3241 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3242 			break;
   3243 		case STORE_IMM:
   3244 			/* The instruction was "imm -> mem". Fetch the immediate
   3245 			 * in membuf. */
   3246 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3247 			break;
   3248 		default:
   3249 			DISASSEMBLER_BUG();
   3250 		}
   3251 	} else if (instr->emul->readreg) {
   3252 		/* The instruction was "mem -> reg", but the value of the
   3253 		 * register matters for the emul func. Fetch it in membuf. */
   3254 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3255 			DISASSEMBLER_BUG();
   3256 		}
   3257 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3258 			DISASSEMBLER_BUG();
   3259 		}
   3260 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3261 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3262 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3263 	}
   3264 
   3265 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3266 
   3267 	if (instr->emul->notouch) {
   3268 		/* We're done. */
   3269 		return 0;
   3270 	}
   3271 
   3272 	if (!mem.write) {
   3273 		/* The instruction was "mem -> reg". The emul func has filled
   3274 		 * membuf with the memory content. Install membuf in the
   3275 		 * register. */
   3276 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3277 			DISASSEMBLER_BUG();
   3278 		}
   3279 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3280 			DISASSEMBLER_BUG();
   3281 		}
   3282 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3283 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3284 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3285 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3286 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3287 	} else if (instr->emul->backprop) {
   3288 		/* The instruction was "reg -> mem", but the memory must be
   3289 		 * back-propagated to the register. Install membuf in the
   3290 		 * register. */
   3291 		if (__predict_false(instr->src.type != STORE_REG)) {
   3292 			DISASSEMBLER_BUG();
   3293 		}
   3294 		if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3295 			DISASSEMBLER_BUG();
   3296 		}
   3297 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3298 		val = __SHIFTIN(val, instr->src.u.reg->mask);
   3299 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->src.u.reg->mask;
   3300 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] |= val;
   3301 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3302 	}
   3303 
   3304 	return 0;
   3305 }
   3306 
   3307 int
   3308 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3309 {
   3310 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3311 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3312 	struct x86_instr instr;
   3313 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3314 	int ret;
   3315 
   3316 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_MEMORY)) {
   3317 		errno = EINVAL;
   3318 		return -1;
   3319 	}
   3320 
   3321 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
   3322 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3323 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3324 	if (ret == -1)
   3325 		return -1;
   3326 
   3327 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3328 		/*
   3329 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3330 		 * it ourselves.
   3331 		 */
   3332 		ret = fetch_instruction(mach, vcpu, exit);
   3333 		if (ret == -1)
   3334 			return -1;
   3335 	}
   3336 
   3337 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3338 	    &instr, state);
   3339 	if (ret == -1) {
   3340 		errno = ENODEV;
   3341 		return -1;
   3342 	}
   3343 
   3344 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3345 		cnt = rep_get_cnt(state, instr.address_size);
   3346 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3347 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3348 			goto out;
   3349 		}
   3350 	}
   3351 
   3352 	if (instr.opcode->movs) {
   3353 		ret = assist_mem_double(mach, vcpu, &instr);
   3354 	} else {
   3355 		ret = assist_mem_single(mach, vcpu, &instr);
   3356 	}
   3357 	if (ret == -1) {
   3358 		errno = ENODEV;
   3359 		return -1;
   3360 	}
   3361 
   3362 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3363 		cnt -= 1;
   3364 		rep_set_cnt(state, instr.address_size, cnt);
   3365 		if (cnt == 0) {
   3366 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3367 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3368 			if (state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3369 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3370 			}
   3371 		}
   3372 	} else {
   3373 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3374 	}
   3375 
   3376 out:
   3377 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3378 	if (ret == -1)
   3379 		return -1;
   3380 
   3381 	return 0;
   3382 }
   3383