Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.33
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.33 2019/10/14 10:39:24 maxv 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("| -> RIP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     74 	printf("| -> RSP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     75 	printf("| -> RAX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     76 	printf("| -> RBX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     77 	printf("| -> RCX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     78 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     79 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     80 		attr = (uint16_t *)&state->segs[i].attrib;
     81 		printf("| -> %s: sel=0x%x base=%"PRIx64", limit=%x, attrib=%x\n",
     82 		    segnames[i],
     83 		    state->segs[i].selector,
     84 		    state->segs[i].base,
     85 		    state->segs[i].limit,
     86 		    *attr);
     87 	}
     88 	printf("| -> MSR_EFER=%"PRIx64"\n", state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     89 	printf("| -> CR0=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     90 	printf("| -> CR3=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     91 	printf("| -> CR4=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
     92 	printf("| -> CR8=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
     93 
     94 	return 0;
     95 }
     96 
     97 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     98 
     99 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    100 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    101 
    102 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    103 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    104 
    105 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    106 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    107 
    108 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    109 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    110 
    111 #define CR3_FRAME_32BIT	PG_FRAME
    112 
    113 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    114 
    115 static int
    116 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    117     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    118 {
    119 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    120 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    121 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    122 	nvmm_prot_t pageprot;
    123 
    124 	/* We begin with an RWXU access. */
    125 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    126 
    127 	/* Parse L2. */
    128 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    129 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    130 		return -1;
    131 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    132 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    133 	if ((pte & PG_V) == 0)
    134 		return -1;
    135 	if ((pte & PG_u) == 0)
    136 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    137 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    138 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    139 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    140 		return -1;
    141 	if (pte & PG_PS) {
    142 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    143 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    144 		return 0;
    145 	}
    146 
    147 	/* Parse L1. */
    148 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    149 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    150 		return -1;
    151 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    152 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    153 	if ((pte & PG_V) == 0)
    154 		return -1;
    155 	if ((pte & PG_u) == 0)
    156 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    157 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    158 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    159 	if (pte & PG_PS)
    160 		return -1;
    161 
    162 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    163 	return 0;
    164 }
    165 
    166 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    167 
    168 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    169 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    170 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    171 
    172 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    173 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    174 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    175 
    176 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    177 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    178 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    179 
    180 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    181 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    182 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    183 
    184 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    185 
    186 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    187 
    188 static int
    189 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    190     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    191 {
    192 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    193 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    194 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    195 	nvmm_prot_t pageprot;
    196 
    197 	/* We begin with an RWXU access. */
    198 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    199 
    200 	/* Parse L3. */
    201 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    202 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    203 		return -1;
    204 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    205 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    206 	if ((pte & PG_V) == 0)
    207 		return -1;
    208 	if (pte & PG_NX)
    209 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    210 	if (pte & PG_PS)
    211 		return -1;
    212 
    213 	/* Parse L2. */
    214 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    215 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    216 		return -1;
    217 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    218 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    219 	if ((pte & PG_V) == 0)
    220 		return -1;
    221 	if ((pte & PG_u) == 0)
    222 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    223 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    224 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    225 	if (pte & PG_NX)
    226 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    227 	if (pte & PG_PS) {
    228 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    229 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    230 		return 0;
    231 	}
    232 
    233 	/* Parse L1. */
    234 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    235 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    236 		return -1;
    237 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    238 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    239 	if ((pte & PG_V) == 0)
    240 		return -1;
    241 	if ((pte & PG_u) == 0)
    242 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    243 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    244 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    245 	if (pte & PG_NX)
    246 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    247 	if (pte & PG_PS)
    248 		return -1;
    249 
    250 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    251 	return 0;
    252 }
    253 
    254 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    255 
    256 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    257 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    258 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    259 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    260 
    261 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    262 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    263 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    264 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    265 
    266 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    267 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    268 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    269 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    270 
    271 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    272 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    273 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    274 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    275 
    276 #define CR3_FRAME_64BIT	PG_FRAME
    277 
    278 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    279 
    280 static inline bool
    281 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    282 {
    283 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    284 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    285 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    286 }
    287 
    288 static int
    289 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    290     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    291 {
    292 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    293 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    294 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    295 	nvmm_prot_t pageprot;
    296 
    297 	/* We begin with an RWXU access. */
    298 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    299 
    300 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    301 		return -1;
    302 
    303 	/* Parse L4. */
    304 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    305 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva, &pageprot) == -1)
    306 		return -1;
    307 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    308 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    309 	if ((pte & PG_V) == 0)
    310 		return -1;
    311 	if ((pte & PG_u) == 0)
    312 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    313 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    314 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    315 	if (pte & PG_NX)
    316 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    317 	if (pte & PG_PS)
    318 		return -1;
    319 
    320 	/* Parse L3. */
    321 	L3gpa = (pte & PG_FRAME);
    322 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    323 		return -1;
    324 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    325 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    326 	if ((pte & PG_V) == 0)
    327 		return -1;
    328 	if ((pte & PG_u) == 0)
    329 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    330 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    331 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    332 	if (pte & PG_NX)
    333 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    334 	if (pte & PG_PS) {
    335 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    336 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    337 		return 0;
    338 	}
    339 
    340 	/* Parse L2. */
    341 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    342 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    343 		return -1;
    344 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    345 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    346 	if ((pte & PG_V) == 0)
    347 		return -1;
    348 	if ((pte & PG_u) == 0)
    349 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    350 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    351 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    352 	if (pte & PG_NX)
    353 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    354 	if (pte & PG_PS) {
    355 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    356 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    357 		return 0;
    358 	}
    359 
    360 	/* Parse L1. */
    361 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    362 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    363 		return -1;
    364 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    365 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    366 	if ((pte & PG_V) == 0)
    367 		return -1;
    368 	if ((pte & PG_u) == 0)
    369 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    370 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    371 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    372 	if (pte & PG_NX)
    373 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    374 	if (pte & PG_PS)
    375 		return -1;
    376 
    377 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    378 	return 0;
    379 }
    380 
    381 static inline int
    382 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    383     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    384 {
    385 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    386 	uint64_t cr3;
    387 	size_t off;
    388 	int ret;
    389 
    390 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    391 		/* No paging. */
    392 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    393 		*gpa = gva;
    394 		return 0;
    395 	}
    396 
    397 	off = (gva & PAGE_MASK);
    398 	gva &= ~PAGE_MASK;
    399 
    400 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    401 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    402 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    403 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    404 
    405 	if (is_pae && is_lng) {
    406 		/* 64bit */
    407 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    408 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    409 		/* 32bit PAE */
    410 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    411 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    412 		/* 32bit */
    413 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    414 	} else {
    415 		ret = -1;
    416 	}
    417 
    418 	if (ret == -1) {
    419 		errno = EFAULT;
    420 	}
    421 
    422 	*gpa = *gpa + off;
    423 
    424 	return ret;
    425 }
    426 
    427 int
    428 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    429     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    430 {
    431 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    432 	int ret;
    433 
    434 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    435 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    436 	if (ret == -1)
    437 		return -1;
    438 
    439 	return x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, gpa, prot);
    440 }
    441 
    442 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    443 
    444 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
    445 	do {			\
    446 		errno = EINVAL;	\
    447 		return -1;	\
    448 	} while (0);
    449 
    450 static inline bool
    451 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    452 {
    453 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    454 }
    455 
    456 static inline bool
    457 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    458 {
    459 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l != 0);
    460 }
    461 
    462 static inline bool
    463 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    464 {
    465 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    466 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 1);
    467 }
    468 
    469 static inline bool
    470 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    471 {
    472 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    473 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 0);
    474 }
    475 
    476 static int
    477 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    478 {
    479 	uint64_t limit;
    480 
    481 	/*
    482 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    483 	 * tiring.
    484 	 */
    485 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    486 		goto error;
    487 	}
    488 
    489 	limit = (uint64_t)seg->limit + 1;
    490 	if (__predict_true(seg->attrib.g)) {
    491 		limit *= PAGE_SIZE;
    492 	}
    493 
    494 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    495 		goto error;
    496 	}
    497 
    498 	return 0;
    499 
    500 error:
    501 	errno = EFAULT;
    502 	return -1;
    503 }
    504 
    505 static inline void
    506 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    507 {
    508 	*gva += seg->base;
    509 }
    510 
    511 static inline uint64_t
    512 size_to_mask(size_t size)
    513 {
    514 	switch (size) {
    515 	case 1:
    516 		return 0x00000000000000FF;
    517 	case 2:
    518 		return 0x000000000000FFFF;
    519 	case 4:
    520 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    521 	case 8:
    522 	default:
    523 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    524 	}
    525 }
    526 
    527 static uint64_t
    528 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    529 {
    530 	uint64_t mask, cnt;
    531 
    532 	mask = size_to_mask(adsize);
    533 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    534 
    535 	return cnt;
    536 }
    537 
    538 static void
    539 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    540 {
    541 	uint64_t mask;
    542 
    543 	/* XXX: should we zero-extend? */
    544 	mask = size_to_mask(adsize);
    545 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    546 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    547 }
    548 
    549 static int
    550 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    551     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    552 {
    553 	struct nvmm_mem mem;
    554 	nvmm_prot_t prot;
    555 	gpaddr_t gpa;
    556 	uintptr_t hva;
    557 	bool is_mmio;
    558 	int ret, remain;
    559 
    560 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    561 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    562 		return -1;
    563 	}
    564 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    565 		errno = EFAULT;
    566 		return -1;
    567 	}
    568 
    569 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    570 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    571 	} else {
    572 		remain = 0;
    573 	}
    574 	size -= remain;
    575 
    576 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    577 	is_mmio = (ret == -1);
    578 
    579 	if (is_mmio) {
    580 		mem.data = data;
    581 		mem.gpa = gpa;
    582 		mem.write = false;
    583 		mem.size = size;
    584 		(*mach->cbs.mem)(&mem);
    585 	} else {
    586 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    587 			errno = EFAULT;
    588 			return -1;
    589 		}
    590 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    591 	}
    592 
    593 	if (remain > 0) {
    594 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva + size,
    595 		    data + size, remain);
    596 	} else {
    597 		ret = 0;
    598 	}
    599 
    600 	return ret;
    601 }
    602 
    603 static int
    604 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    605     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    606 {
    607 	struct nvmm_mem mem;
    608 	nvmm_prot_t prot;
    609 	gpaddr_t gpa;
    610 	uintptr_t hva;
    611 	bool is_mmio;
    612 	int ret, remain;
    613 
    614 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    615 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    616 		return -1;
    617 	}
    618 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    619 		errno = EFAULT;
    620 		return -1;
    621 	}
    622 
    623 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    624 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    625 	} else {
    626 		remain = 0;
    627 	}
    628 	size -= remain;
    629 
    630 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    631 	is_mmio = (ret == -1);
    632 
    633 	if (is_mmio) {
    634 		mem.data = data;
    635 		mem.gpa = gpa;
    636 		mem.write = true;
    637 		mem.size = size;
    638 		(*mach->cbs.mem)(&mem);
    639 	} else {
    640 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    641 			errno = EFAULT;
    642 			return -1;
    643 		}
    644 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    645 	}
    646 
    647 	if (remain > 0) {
    648 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva + size,
    649 		    data + size, remain);
    650 	} else {
    651 		ret = 0;
    652 	}
    653 
    654 	return ret;
    655 }
    656 
    657 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    658 
    659 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_x64_state *);
    660 
    661 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    662 
    663 static int
    664 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    665     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    666 {
    667 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    668 	size_t i, iosize, iocnt;
    669 	int ret;
    670 
    671 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    672 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    673 	iocnt = iosize / io->size;
    674 
    675 	io->data = iobuf;
    676 
    677 	if (!io->in) {
    678 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    679 		if (ret == -1)
    680 			return -1;
    681 	}
    682 
    683 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    684 		(*mach->cbs.io)(io);
    685 		io->data += io->size;
    686 	}
    687 
    688 	if (io->in) {
    689 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    690 		if (ret == -1)
    691 			return -1;
    692 	}
    693 
    694 	return iocnt;
    695 }
    696 
    697 int
    698 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
    699 {
    700 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    701 	struct nvmm_exit *exit = vcpu->exit;
    702 	struct nvmm_io io;
    703 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    704 	uint8_t iobuf[8];
    705 	int iocnt = 1;
    706 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    707 	int reg = 0; /* GCC */
    708 	int ret, seg;
    709 	bool psld = false;
    710 
    711 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_IO)) {
    712 		errno = EINVAL;
    713 		return -1;
    714 	}
    715 
    716 	io.port = exit->u.io.port;
    717 	io.in = (exit->u.io.type == NVMM_EXIT_IO_IN);
    718 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    719 	io.data = iobuf;
    720 
    721 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    722 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    723 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    724 	if (ret == -1)
    725 		return -1;
    726 
    727 	if (exit->u.io.rep) {
    728 		cnt = rep_get_cnt(state, exit->u.io.address_size);
    729 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    730 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    731 			goto out;
    732 		}
    733 	}
    734 
    735 	if (__predict_false(state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    736 		psld = true;
    737 	}
    738 
    739 	/*
    740 	 * Determine GVA.
    741 	 */
    742 	if (exit->u.io.str) {
    743 		if (io.in) {
    744 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    745 		} else {
    746 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    747 		}
    748 
    749 		gva = state->gprs[reg];
    750 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    751 
    752 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    753 			seg = exit->u.io.seg;
    754 		} else {
    755 			if (io.in) {
    756 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    757 			} else {
    758 				seg = fetch_segment(mach, state);
    759 				if (seg == -1)
    760 					return -1;
    761 			}
    762 		}
    763 
    764 		if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
    765 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    766 				segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    767 			}
    768 		} else {
    769 			ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, io.size);
    770 			if (ret == -1)
    771 				return -1;
    772 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    773 		}
    774 
    775 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    776 			iocnt = assist_io_batch(mach, state, &io, gva, cnt);
    777 			if (iocnt == -1)
    778 				return -1;
    779 			goto done;
    780 		}
    781 	}
    782 
    783 	if (!io.in) {
    784 		if (!exit->u.io.str) {
    785 			memcpy(io.data, &state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    786 		} else {
    787 			ret = read_guest_memory(mach, state, gva, io.data,
    788 			    io.size);
    789 			if (ret == -1)
    790 				return -1;
    791 		}
    792 	}
    793 
    794 	(*mach->cbs.io)(&io);
    795 
    796 	if (io.in) {
    797 		if (!exit->u.io.str) {
    798 			memcpy(&state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    799 			if (io.size == 4) {
    800 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    801 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    802 			}
    803 		} else {
    804 			ret = write_guest_memory(mach, state, gva, io.data,
    805 			    io.size);
    806 			if (ret == -1)
    807 				return -1;
    808 		}
    809 	}
    810 
    811 done:
    812 	if (exit->u.io.str) {
    813 		if (__predict_false(psld)) {
    814 			state->gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    815 		} else {
    816 			state->gprs[reg] += iocnt * io.size;
    817 		}
    818 	}
    819 
    820 	if (exit->u.io.rep) {
    821 		cnt -= iocnt;
    822 		rep_set_cnt(state, exit->u.io.address_size, cnt);
    823 		if (cnt == 0) {
    824 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    825 		}
    826 	} else {
    827 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    828 	}
    829 
    830 out:
    831 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    832 	if (ret == -1)
    833 		return -1;
    834 
    835 	return 0;
    836 }
    837 
    838 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    839 
    840 struct x86_emul {
    841 	bool readreg;
    842 	bool backprop;
    843 	bool notouch;
    844 	void (*func)(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    845 };
    846 
    847 static void x86_func_or(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    848 static void x86_func_and(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    849 static void x86_func_xchg(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    850 static void x86_func_sub(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    851 static void x86_func_xor(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    852 static void x86_func_cmp(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    853 static void x86_func_test(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    854 static void x86_func_mov(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    855 static void x86_func_stos(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    856 static void x86_func_lods(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    857 static void x86_func_movs(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    858 
    859 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    860 	.readreg = true,
    861 	.func = x86_func_or
    862 };
    863 
    864 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    865 	.readreg = true,
    866 	.func = x86_func_and
    867 };
    868 
    869 static const struct x86_emul x86_emul_xchg = {
    870 	.readreg = true,
    871 	.backprop = true,
    872 	.func = x86_func_xchg
    873 };
    874 
    875 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    876 	.readreg = true,
    877 	.func = x86_func_sub
    878 };
    879 
    880 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    881 	.readreg = true,
    882 	.func = x86_func_xor
    883 };
    884 
    885 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    886 	.notouch = true,
    887 	.func = x86_func_cmp
    888 };
    889 
    890 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    891 	.notouch = true,
    892 	.func = x86_func_test
    893 };
    894 
    895 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    896 	.func = x86_func_mov
    897 };
    898 
    899 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    900 	.func = x86_func_stos
    901 };
    902 
    903 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    904 	.func = x86_func_lods
    905 };
    906 
    907 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    908 	.func = x86_func_movs
    909 };
    910 
    911 /* Legacy prefixes. */
    912 #define LEG_LOCK	0xF0
    913 #define LEG_REPN	0xF2
    914 #define LEG_REP		0xF3
    915 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    916 #define LEG_OVR_SS	0x36
    917 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    918 #define LEG_OVR_ES	0x26
    919 #define LEG_OVR_FS	0x64
    920 #define LEG_OVR_GS	0x65
    921 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    922 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    923 
    924 struct x86_legpref {
    925 	bool opr_ovr:1;
    926 	bool adr_ovr:1;
    927 	bool rep:1;
    928 	bool repn:1;
    929 	int8_t seg;
    930 };
    931 
    932 struct x86_rexpref {
    933 	bool b:1;
    934 	bool x:1;
    935 	bool r:1;
    936 	bool w:1;
    937 	bool present:1;
    938 };
    939 
    940 struct x86_reg {
    941 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    942 	uint64_t mask;
    943 };
    944 
    945 struct x86_dualreg {
    946 	int reg1;
    947 	int reg2;
    948 };
    949 
    950 enum x86_disp_type {
    951 	DISP_NONE,
    952 	DISP_0,
    953 	DISP_1,
    954 	DISP_2,
    955 	DISP_4
    956 };
    957 
    958 struct x86_disp {
    959 	enum x86_disp_type type;
    960 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    961 };
    962 
    963 struct x86_regmodrm {
    964 	uint8_t mod:2;
    965 	uint8_t reg:3;
    966 	uint8_t rm:3;
    967 };
    968 
    969 struct x86_immediate {
    970 	uint64_t data;
    971 };
    972 
    973 struct x86_sib {
    974 	uint8_t scale;
    975 	const struct x86_reg *idx;
    976 	const struct x86_reg *bas;
    977 };
    978 
    979 enum x86_store_type {
    980 	STORE_NONE,
    981 	STORE_REG,
    982 	STORE_DUALREG,
    983 	STORE_IMM,
    984 	STORE_SIB,
    985 	STORE_DMO
    986 };
    987 
    988 struct x86_store {
    989 	enum x86_store_type type;
    990 	union {
    991 		const struct x86_reg *reg;
    992 		struct x86_dualreg dualreg;
    993 		struct x86_immediate imm;
    994 		struct x86_sib sib;
    995 		uint64_t dmo;
    996 	} u;
    997 	struct x86_disp disp;
    998 	int hardseg;
    999 };
   1000 
   1001 struct x86_instr {
   1002 	uint8_t len;
   1003 	struct x86_legpref legpref;
   1004 	struct x86_rexpref rexpref;
   1005 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1006 	uint8_t operand_size;
   1007 	uint8_t address_size;
   1008 	uint64_t zeroextend_mask;
   1009 
   1010 	const struct x86_opcode *opcode;
   1011 	const struct x86_emul *emul;
   1012 
   1013 	struct x86_store src;
   1014 	struct x86_store dst;
   1015 	struct x86_store *strm;
   1016 };
   1017 
   1018 struct x86_decode_fsm {
   1019 	/* vcpu */
   1020 	bool is64bit;
   1021 	bool is32bit;
   1022 	bool is16bit;
   1023 
   1024 	/* fsm */
   1025 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1026 	uint8_t *buf;
   1027 	uint8_t *end;
   1028 };
   1029 
   1030 struct x86_opcode {
   1031 	bool valid:1;
   1032 	bool regmodrm:1;
   1033 	bool regtorm:1;
   1034 	bool dmo:1;
   1035 	bool todmo:1;
   1036 	bool movs:1;
   1037 	bool stos:1;
   1038 	bool lods:1;
   1039 	bool szoverride:1;
   1040 	bool group1:1;
   1041 	bool group3:1;
   1042 	bool group11:1;
   1043 	bool immediate:1;
   1044 	uint8_t defsize;
   1045 	uint8_t flags;
   1046 	const struct x86_emul *emul;
   1047 };
   1048 
   1049 struct x86_group_entry {
   1050 	const struct x86_emul *emul;
   1051 };
   1052 
   1053 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1054 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1055 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1056 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1057 
   1058 #define FLAG_imm8	0x01
   1059 #define FLAG_immz	0x02
   1060 #define FLAG_ze		0x04
   1061 
   1062 static const struct x86_group_entry group1[8] __cacheline_aligned = {
   1063 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1064 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1065 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1066 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1067 };
   1068 
   1069 static const struct x86_group_entry group3[8] __cacheline_aligned = {
   1070 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1071 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1072 };
   1073 
   1074 static const struct x86_group_entry group11[8] __cacheline_aligned = {
   1075 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1076 };
   1077 
   1078 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1079 	/*
   1080 	 * Group1
   1081 	 */
   1082 	[0x80] = {
   1083 		/* Eb, Ib */
   1084 		.valid = true,
   1085 		.regmodrm = true,
   1086 		.regtorm = true,
   1087 		.szoverride = false,
   1088 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1089 		.group1 = true,
   1090 		.immediate = true,
   1091 		.emul = NULL /* group1 */
   1092 	},
   1093 	[0x81] = {
   1094 		/* Ev, Iz */
   1095 		.valid = true,
   1096 		.regmodrm = true,
   1097 		.regtorm = true,
   1098 		.szoverride = true,
   1099 		.defsize = -1,
   1100 		.group1 = true,
   1101 		.immediate = true,
   1102 		.flags = FLAG_immz,
   1103 		.emul = NULL /* group1 */
   1104 	},
   1105 	[0x83] = {
   1106 		/* Ev, Ib */
   1107 		.valid = true,
   1108 		.regmodrm = true,
   1109 		.regtorm = true,
   1110 		.szoverride = true,
   1111 		.defsize = -1,
   1112 		.group1 = true,
   1113 		.immediate = true,
   1114 		.flags = FLAG_imm8,
   1115 		.emul = NULL /* group1 */
   1116 	},
   1117 
   1118 	/*
   1119 	 * Group3
   1120 	 */
   1121 	[0xF6] = {
   1122 		/* Eb, Ib */
   1123 		.valid = true,
   1124 		.regmodrm = true,
   1125 		.regtorm = true,
   1126 		.szoverride = false,
   1127 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1128 		.group3 = true,
   1129 		.immediate = true,
   1130 		.emul = NULL /* group3 */
   1131 	},
   1132 	[0xF7] = {
   1133 		/* Ev, Iz */
   1134 		.valid = true,
   1135 		.regmodrm = true,
   1136 		.regtorm = true,
   1137 		.szoverride = true,
   1138 		.defsize = -1,
   1139 		.group3 = true,
   1140 		.immediate = true,
   1141 		.flags = FLAG_immz,
   1142 		.emul = NULL /* group3 */
   1143 	},
   1144 
   1145 	/*
   1146 	 * Group11
   1147 	 */
   1148 	[0xC6] = {
   1149 		/* Eb, Ib */
   1150 		.valid = true,
   1151 		.regmodrm = true,
   1152 		.regtorm = true,
   1153 		.szoverride = false,
   1154 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1155 		.group11 = true,
   1156 		.immediate = true,
   1157 		.emul = NULL /* group11 */
   1158 	},
   1159 	[0xC7] = {
   1160 		/* Ev, Iz */
   1161 		.valid = true,
   1162 		.regmodrm = true,
   1163 		.regtorm = true,
   1164 		.szoverride = true,
   1165 		.defsize = -1,
   1166 		.group11 = true,
   1167 		.immediate = true,
   1168 		.flags = FLAG_immz,
   1169 		.emul = NULL /* group11 */
   1170 	},
   1171 
   1172 	/*
   1173 	 * OR
   1174 	 */
   1175 	[0x08] = {
   1176 		/* Eb, Gb */
   1177 		.valid = true,
   1178 		.regmodrm = true,
   1179 		.regtorm = true,
   1180 		.szoverride = false,
   1181 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1182 		.emul = &x86_emul_or
   1183 	},
   1184 	[0x09] = {
   1185 		/* Ev, Gv */
   1186 		.valid = true,
   1187 		.regmodrm = true,
   1188 		.regtorm = true,
   1189 		.szoverride = true,
   1190 		.defsize = -1,
   1191 		.emul = &x86_emul_or
   1192 	},
   1193 	[0x0A] = {
   1194 		/* Gb, Eb */
   1195 		.valid = true,
   1196 		.regmodrm = true,
   1197 		.regtorm = false,
   1198 		.szoverride = false,
   1199 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1200 		.emul = &x86_emul_or
   1201 	},
   1202 	[0x0B] = {
   1203 		/* Gv, Ev */
   1204 		.valid = true,
   1205 		.regmodrm = true,
   1206 		.regtorm = false,
   1207 		.szoverride = true,
   1208 		.defsize = -1,
   1209 		.emul = &x86_emul_or
   1210 	},
   1211 
   1212 	/*
   1213 	 * AND
   1214 	 */
   1215 	[0x20] = {
   1216 		/* Eb, Gb */
   1217 		.valid = true,
   1218 		.regmodrm = true,
   1219 		.regtorm = true,
   1220 		.szoverride = false,
   1221 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1222 		.emul = &x86_emul_and
   1223 	},
   1224 	[0x21] = {
   1225 		/* Ev, Gv */
   1226 		.valid = true,
   1227 		.regmodrm = true,
   1228 		.regtorm = true,
   1229 		.szoverride = true,
   1230 		.defsize = -1,
   1231 		.emul = &x86_emul_and
   1232 	},
   1233 	[0x22] = {
   1234 		/* Gb, Eb */
   1235 		.valid = true,
   1236 		.regmodrm = true,
   1237 		.regtorm = false,
   1238 		.szoverride = false,
   1239 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1240 		.emul = &x86_emul_and
   1241 	},
   1242 	[0x23] = {
   1243 		/* Gv, Ev */
   1244 		.valid = true,
   1245 		.regmodrm = true,
   1246 		.regtorm = false,
   1247 		.szoverride = true,
   1248 		.defsize = -1,
   1249 		.emul = &x86_emul_and
   1250 	},
   1251 
   1252 	/*
   1253 	 * SUB
   1254 	 */
   1255 	[0x28] = {
   1256 		/* Eb, Gb */
   1257 		.valid = true,
   1258 		.regmodrm = true,
   1259 		.regtorm = true,
   1260 		.szoverride = false,
   1261 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1262 		.emul = &x86_emul_sub
   1263 	},
   1264 	[0x29] = {
   1265 		/* Ev, Gv */
   1266 		.valid = true,
   1267 		.regmodrm = true,
   1268 		.regtorm = true,
   1269 		.szoverride = true,
   1270 		.defsize = -1,
   1271 		.emul = &x86_emul_sub
   1272 	},
   1273 	[0x2A] = {
   1274 		/* Gb, Eb */
   1275 		.valid = true,
   1276 		.regmodrm = true,
   1277 		.regtorm = false,
   1278 		.szoverride = false,
   1279 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1280 		.emul = &x86_emul_sub
   1281 	},
   1282 	[0x2B] = {
   1283 		/* Gv, Ev */
   1284 		.valid = true,
   1285 		.regmodrm = true,
   1286 		.regtorm = false,
   1287 		.szoverride = true,
   1288 		.defsize = -1,
   1289 		.emul = &x86_emul_sub
   1290 	},
   1291 
   1292 	/*
   1293 	 * XOR
   1294 	 */
   1295 	[0x30] = {
   1296 		/* Eb, Gb */
   1297 		.valid = true,
   1298 		.regmodrm = true,
   1299 		.regtorm = true,
   1300 		.szoverride = false,
   1301 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1302 		.emul = &x86_emul_xor
   1303 	},
   1304 	[0x31] = {
   1305 		/* Ev, Gv */
   1306 		.valid = true,
   1307 		.regmodrm = true,
   1308 		.regtorm = true,
   1309 		.szoverride = true,
   1310 		.defsize = -1,
   1311 		.emul = &x86_emul_xor
   1312 	},
   1313 	[0x32] = {
   1314 		/* Gb, Eb */
   1315 		.valid = true,
   1316 		.regmodrm = true,
   1317 		.regtorm = false,
   1318 		.szoverride = false,
   1319 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1320 		.emul = &x86_emul_xor
   1321 	},
   1322 	[0x33] = {
   1323 		/* Gv, Ev */
   1324 		.valid = true,
   1325 		.regmodrm = true,
   1326 		.regtorm = false,
   1327 		.szoverride = true,
   1328 		.defsize = -1,
   1329 		.emul = &x86_emul_xor
   1330 	},
   1331 
   1332 	/*
   1333 	 * XCHG
   1334 	 */
   1335 	[0x86] = {
   1336 		/* Eb, Gb */
   1337 		.valid = true,
   1338 		.regmodrm = true,
   1339 		.regtorm = true,
   1340 		.szoverride = false,
   1341 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1342 		.emul = &x86_emul_xchg
   1343 	},
   1344 	[0x87] = {
   1345 		/* Ev, Gv */
   1346 		.valid = true,
   1347 		.regmodrm = true,
   1348 		.regtorm = true,
   1349 		.szoverride = true,
   1350 		.defsize = -1,
   1351 		.emul = &x86_emul_xchg
   1352 	},
   1353 
   1354 	/*
   1355 	 * MOV
   1356 	 */
   1357 	[0x88] = {
   1358 		/* Eb, Gb */
   1359 		.valid = true,
   1360 		.regmodrm = true,
   1361 		.regtorm = true,
   1362 		.szoverride = false,
   1363 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1364 		.emul = &x86_emul_mov
   1365 	},
   1366 	[0x89] = {
   1367 		/* Ev, Gv */
   1368 		.valid = true,
   1369 		.regmodrm = true,
   1370 		.regtorm = true,
   1371 		.szoverride = true,
   1372 		.defsize = -1,
   1373 		.emul = &x86_emul_mov
   1374 	},
   1375 	[0x8A] = {
   1376 		/* Gb, Eb */
   1377 		.valid = true,
   1378 		.regmodrm = true,
   1379 		.regtorm = false,
   1380 		.szoverride = false,
   1381 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1382 		.emul = &x86_emul_mov
   1383 	},
   1384 	[0x8B] = {
   1385 		/* Gv, Ev */
   1386 		.valid = true,
   1387 		.regmodrm = true,
   1388 		.regtorm = false,
   1389 		.szoverride = true,
   1390 		.defsize = -1,
   1391 		.emul = &x86_emul_mov
   1392 	},
   1393 	[0xA0] = {
   1394 		/* AL, Ob */
   1395 		.valid = true,
   1396 		.dmo = true,
   1397 		.todmo = false,
   1398 		.szoverride = false,
   1399 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1400 		.emul = &x86_emul_mov
   1401 	},
   1402 	[0xA1] = {
   1403 		/* rAX, Ov */
   1404 		.valid = true,
   1405 		.dmo = true,
   1406 		.todmo = false,
   1407 		.szoverride = true,
   1408 		.defsize = -1,
   1409 		.emul = &x86_emul_mov
   1410 	},
   1411 	[0xA2] = {
   1412 		/* Ob, AL */
   1413 		.valid = true,
   1414 		.dmo = true,
   1415 		.todmo = true,
   1416 		.szoverride = false,
   1417 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1418 		.emul = &x86_emul_mov
   1419 	},
   1420 	[0xA3] = {
   1421 		/* Ov, rAX */
   1422 		.valid = true,
   1423 		.dmo = true,
   1424 		.todmo = true,
   1425 		.szoverride = true,
   1426 		.defsize = -1,
   1427 		.emul = &x86_emul_mov
   1428 	},
   1429 
   1430 	/*
   1431 	 * MOVS
   1432 	 */
   1433 	[0xA4] = {
   1434 		/* Yb, Xb */
   1435 		.valid = true,
   1436 		.movs = true,
   1437 		.szoverride = false,
   1438 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1439 		.emul = &x86_emul_movs
   1440 	},
   1441 	[0xA5] = {
   1442 		/* Yv, Xv */
   1443 		.valid = true,
   1444 		.movs = true,
   1445 		.szoverride = true,
   1446 		.defsize = -1,
   1447 		.emul = &x86_emul_movs
   1448 	},
   1449 
   1450 	/*
   1451 	 * STOS
   1452 	 */
   1453 	[0xAA] = {
   1454 		/* Yb, AL */
   1455 		.valid = true,
   1456 		.stos = true,
   1457 		.szoverride = false,
   1458 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1459 		.emul = &x86_emul_stos
   1460 	},
   1461 	[0xAB] = {
   1462 		/* Yv, rAX */
   1463 		.valid = true,
   1464 		.stos = true,
   1465 		.szoverride = true,
   1466 		.defsize = -1,
   1467 		.emul = &x86_emul_stos
   1468 	},
   1469 
   1470 	/*
   1471 	 * LODS
   1472 	 */
   1473 	[0xAC] = {
   1474 		/* AL, Xb */
   1475 		.valid = true,
   1476 		.lods = true,
   1477 		.szoverride = false,
   1478 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1479 		.emul = &x86_emul_lods
   1480 	},
   1481 	[0xAD] = {
   1482 		/* rAX, Xv */
   1483 		.valid = true,
   1484 		.lods = true,
   1485 		.szoverride = true,
   1486 		.defsize = -1,
   1487 		.emul = &x86_emul_lods
   1488 	},
   1489 };
   1490 
   1491 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1492 	/*
   1493 	 * MOVZX
   1494 	 */
   1495 	[0xB6] = {
   1496 		/* Gv, Eb */
   1497 		.valid = true,
   1498 		.regmodrm = true,
   1499 		.regtorm = false,
   1500 		.szoverride = true,
   1501 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1502 		.flags = FLAG_ze,
   1503 		.emul = &x86_emul_mov
   1504 	},
   1505 	[0xB7] = {
   1506 		/* Gv, Ew */
   1507 		.valid = true,
   1508 		.regmodrm = true,
   1509 		.regtorm = false,
   1510 		.szoverride = true,
   1511 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1512 		.flags = FLAG_ze,
   1513 		.emul = &x86_emul_mov
   1514 	},
   1515 };
   1516 
   1517 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1518 
   1519 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1520 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] __cacheline_aligned = {
   1521 	[false] = {
   1522 		/* No REX prefix. */
   1523 		[0b00] = {
   1524 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1525 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1526 			[2] = { -1, 0 },
   1527 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1528 			[4] = { -1, 0 },
   1529 			[5] = { -1, 0 },
   1530 			[6] = { -1, 0 },
   1531 			[7] = { -1, 0 },
   1532 		},
   1533 		[0b01] = {
   1534 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1535 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1536 			[2] = { -1, 0 },
   1537 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1538 			[4] = { -1, 0 },
   1539 			[5] = { -1, 0 },
   1540 			[6] = { -1, 0 },
   1541 			[7] = { -1, 0 },
   1542 		},
   1543 		[0b10] = {
   1544 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1545 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1546 			[2] = { -1, 0 },
   1547 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1548 			[4] = { -1, 0 },
   1549 			[5] = { -1, 0 },
   1550 			[6] = { -1, 0 },
   1551 			[7] = { -1, 0 },
   1552 		},
   1553 		[0b11] = {
   1554 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1555 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1556 			[2] = { -1, 0 },
   1557 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1558 			[4] = { -1, 0 },
   1559 			[5] = { -1, 0 },
   1560 			[6] = { -1, 0 },
   1561 			[7] = { -1, 0 },
   1562 		}
   1563 	},
   1564 	[true] = {
   1565 		/* Has REX prefix. */
   1566 		[0b00] = {
   1567 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1568 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1569 			[2] = { -1, 0 },
   1570 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1571 			[4] = { -1, 0 },
   1572 			[5] = { -1, 0 },
   1573 			[6] = { -1, 0 },
   1574 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1575 		},
   1576 		[0b01] = {
   1577 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1578 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1579 			[2] = { -1, 0 },
   1580 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1581 			[4] = { -1, 0 },
   1582 			[5] = { -1, 0 },
   1583 			[6] = { -1, 0 },
   1584 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1585 		},
   1586 		[0b10] = {
   1587 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1588 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1589 			[2] = { -1, 0 },
   1590 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1591 			[4] = { -1, 0 },
   1592 			[5] = { -1, 0 },
   1593 			[6] = { -1, 0 },
   1594 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1595 		},
   1596 		[0b11] = {
   1597 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1598 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1599 			[2] = { -1, 0 },
   1600 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1601 			[4] = { -1, 0 },
   1602 			[5] = { -1, 0 },
   1603 			[6] = { -1, 0 },
   1604 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1605 		}
   1606 	}
   1607 };
   1608 
   1609 /* [depends][enc][size] */
   1610 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] __cacheline_aligned = {
   1611 	[false] = {
   1612 		/* Not extended. */
   1613 		[0b000] = {
   1614 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1615 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1616 			[2] = { -1, 0 },
   1617 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1618 			[4] = { -1, 0 },
   1619 			[5] = { -1, 0 },
   1620 			[6] = { -1, 0 },
   1621 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1622 		},
   1623 		[0b001] = {
   1624 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1625 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1626 			[2] = { -1, 0 },
   1627 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1628 			[4] = { -1, 0 },
   1629 			[5] = { -1, 0 },
   1630 			[6] = { -1, 0 },
   1631 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1632 		},
   1633 		[0b010] = {
   1634 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1635 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1636 			[2] = { -1, 0 },
   1637 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1638 			[4] = { -1, 0 },
   1639 			[5] = { -1, 0 },
   1640 			[6] = { -1, 0 },
   1641 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1642 		},
   1643 		[0b011] = {
   1644 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1645 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1646 			[2] = { -1, 0 },
   1647 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1648 			[4] = { -1, 0 },
   1649 			[5] = { -1, 0 },
   1650 			[6] = { -1, 0 },
   1651 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1652 		},
   1653 		[0b100] = {
   1654 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1655 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1656 			[2] = { -1, 0 },
   1657 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1658 			[4] = { -1, 0 },
   1659 			[5] = { -1, 0 },
   1660 			[6] = { -1, 0 },
   1661 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1662 		},
   1663 		[0b101] = {
   1664 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1665 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1666 			[2] = { -1, 0 },
   1667 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1668 			[4] = { -1, 0 },
   1669 			[5] = { -1, 0 },
   1670 			[6] = { -1, 0 },
   1671 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1672 		},
   1673 		[0b110] = {
   1674 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1675 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1676 			[2] = { -1, 0 },
   1677 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1678 			[4] = { -1, 0 },
   1679 			[5] = { -1, 0 },
   1680 			[6] = { -1, 0 },
   1681 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1682 		},
   1683 		[0b111] = {
   1684 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1685 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1686 			[2] = { -1, 0 },
   1687 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1688 			[4] = { -1, 0 },
   1689 			[5] = { -1, 0 },
   1690 			[6] = { -1, 0 },
   1691 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1692 		},
   1693 	},
   1694 	[true] = {
   1695 		/* Extended. */
   1696 		[0b000] = {
   1697 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1698 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1699 			[2] = { -1, 0 },
   1700 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1701 			[4] = { -1, 0 },
   1702 			[5] = { -1, 0 },
   1703 			[6] = { -1, 0 },
   1704 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1705 		},
   1706 		[0b001] = {
   1707 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1708 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1709 			[2] = { -1, 0 },
   1710 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1711 			[4] = { -1, 0 },
   1712 			[5] = { -1, 0 },
   1713 			[6] = { -1, 0 },
   1714 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1715 		},
   1716 		[0b010] = {
   1717 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1718 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1719 			[2] = { -1, 0 },
   1720 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1721 			[4] = { -1, 0 },
   1722 			[5] = { -1, 0 },
   1723 			[6] = { -1, 0 },
   1724 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1725 		},
   1726 		[0b011] = {
   1727 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1728 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1729 			[2] = { -1, 0 },
   1730 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1731 			[4] = { -1, 0 },
   1732 			[5] = { -1, 0 },
   1733 			[6] = { -1, 0 },
   1734 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1735 		},
   1736 		[0b100] = {
   1737 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1738 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1739 			[2] = { -1, 0 },
   1740 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1741 			[4] = { -1, 0 },
   1742 			[5] = { -1, 0 },
   1743 			[6] = { -1, 0 },
   1744 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1745 		},
   1746 		[0b101] = {
   1747 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1748 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1749 			[2] = { -1, 0 },
   1750 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1751 			[4] = { -1, 0 },
   1752 			[5] = { -1, 0 },
   1753 			[6] = { -1, 0 },
   1754 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1755 		},
   1756 		[0b110] = {
   1757 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1758 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1759 			[2] = { -1, 0 },
   1760 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1761 			[4] = { -1, 0 },
   1762 			[5] = { -1, 0 },
   1763 			[6] = { -1, 0 },
   1764 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1765 		},
   1766 		[0b111] = {
   1767 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1768 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1769 			[2] = { -1, 0 },
   1770 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1771 			[4] = { -1, 0 },
   1772 			[5] = { -1, 0 },
   1773 			[6] = { -1, 0 },
   1774 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1775 		},
   1776 	}
   1777 };
   1778 
   1779 /* [enc] */
   1780 static const int gpr_dual_reg1_rm[8] __cacheline_aligned = {
   1781 	[0b000] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+SI) */
   1782 	[0b001] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+DI) */
   1783 	[0b010] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+SI) */
   1784 	[0b011] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+DI) */
   1785 	[0b100] = NVMM_X64_GPR_RSI, /* SI */
   1786 	[0b101] = NVMM_X64_GPR_RDI, /* DI */
   1787 	[0b110] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP */
   1788 	[0b111] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX */
   1789 };
   1790 
   1791 static int
   1792 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1793 {
   1794 	fsm->fn = NULL;
   1795 	return -1;
   1796 }
   1797 
   1798 static int
   1799 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1800 {
   1801 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1802 		return -1;
   1803 	}
   1804 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1805 	return 0;
   1806 }
   1807 
   1808 static inline void
   1809 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1810     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1811 {
   1812 	fsm->buf += n;
   1813 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1814 		fsm->fn = node_overflow;
   1815 	} else {
   1816 		fsm->fn = fn;
   1817 	}
   1818 }
   1819 
   1820 static const struct x86_reg *
   1821 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1822 {
   1823 	enc &= 0b11;
   1824 	if (regsize == 8) {
   1825 		/* May be 64bit without REX */
   1826 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1827 	}
   1828 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1829 }
   1830 
   1831 /*
   1832  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1833  * destination registers.
   1834  */
   1835 static int
   1836 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1837 {
   1838 	size_t adrsize;
   1839 
   1840 	adrsize = instr->address_size;
   1841 
   1842 	/* DS:RSI */
   1843 	instr->src.type = STORE_REG;
   1844 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1845 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1846 
   1847 	/* ES:RDI, force ES */
   1848 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1849 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1850 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1851 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1852 
   1853 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1854 
   1855 	return 0;
   1856 }
   1857 
   1858 /*
   1859  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1860  * destination register.
   1861  */
   1862 static int
   1863 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1864 {
   1865 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1866 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1867 	size_t adrsize, regsize;
   1868 
   1869 	adrsize = instr->address_size;
   1870 	regsize = instr->operand_size;
   1871 
   1872 	if (opcode->stos) {
   1873 		streg = &instr->src;
   1874 		stlo = &instr->dst;
   1875 	} else {
   1876 		streg = &instr->dst;
   1877 		stlo = &instr->src;
   1878 	}
   1879 
   1880 	streg->type = STORE_REG;
   1881 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1882 
   1883 	stlo->type = STORE_REG;
   1884 	if (opcode->stos) {
   1885 		/* ES:RDI, force ES */
   1886 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1887 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1888 	} else {
   1889 		/* DS:RSI */
   1890 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1891 	}
   1892 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1893 
   1894 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1895 
   1896 	return 0;
   1897 }
   1898 
   1899 static int
   1900 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1901 {
   1902 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1903 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1904 	size_t adrsize, regsize;
   1905 
   1906 	adrsize = instr->address_size;
   1907 	regsize = instr->operand_size;
   1908 
   1909 	if (opcode->todmo) {
   1910 		streg = &instr->src;
   1911 		stdmo = &instr->dst;
   1912 	} else {
   1913 		streg = &instr->dst;
   1914 		stdmo = &instr->src;
   1915 	}
   1916 
   1917 	streg->type = STORE_REG;
   1918 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1919 
   1920 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1921 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1922 		return -1;
   1923 	}
   1924 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1925 
   1926 	return 0;
   1927 }
   1928 
   1929 static inline uint64_t
   1930 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1931 {
   1932 	if (size == 1) {
   1933 		if (val & __BIT(7))
   1934 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1935 	} else if (size == 2) {
   1936 		if (val & __BIT(15))
   1937 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1938 	} else if (size == 4) {
   1939 		if (val & __BIT(31))
   1940 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1941 	}
   1942 	return val;
   1943 }
   1944 
   1945 static int
   1946 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1947 {
   1948 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1949 	struct x86_store *store;
   1950 	uint8_t immsize;
   1951 	size_t sesize = 0;
   1952 
   1953 	/* The immediate is the source */
   1954 	store = &instr->src;
   1955 	immsize = instr->operand_size;
   1956 
   1957 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1958 		sesize = immsize;
   1959 		immsize = 1;
   1960 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1961 		sesize = immsize;
   1962 		immsize = 4;
   1963 	}
   1964 
   1965 	store->type = STORE_IMM;
   1966 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1967 		return -1;
   1968 	}
   1969 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1970 
   1971 	if (sesize != 0) {
   1972 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1973 	}
   1974 
   1975 	return 0;
   1976 }
   1977 
   1978 static int
   1979 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1980 {
   1981 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1982 	uint64_t data = 0;
   1983 	size_t n;
   1984 
   1985 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   1986 		n = 1;
   1987 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_2) {
   1988 		n = 2;
   1989 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   1990 		n = 4;
   1991 	} else {
   1992 		DISASSEMBLER_BUG();
   1993 	}
   1994 
   1995 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   1996 		return -1;
   1997 	}
   1998 
   1999 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2000 		data = sign_extend(data, n);
   2001 	}
   2002 
   2003 	instr->strm->disp.data = data;
   2004 
   2005 	if (opcode->immediate) {
   2006 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2007 	} else {
   2008 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2009 	}
   2010 
   2011 	return 0;
   2012 }
   2013 
   2014 /*
   2015  * Special node to handle 16bit addressing encoding, which can reference two
   2016  * registers at once.
   2017  */
   2018 static int
   2019 node_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2020 {
   2021 	int reg1, reg2;
   2022 
   2023 	reg1 = gpr_dual_reg1_rm[instr->regmodrm.rm];
   2024 
   2025 	if (instr->regmodrm.rm == 0b000 ||
   2026 	    instr->regmodrm.rm == 0b010) {
   2027 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RSI;
   2028 	} else if (instr->regmodrm.rm == 0b001 ||
   2029 	    instr->regmodrm.rm == 0b011) {
   2030 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RDI;
   2031 	} else {
   2032 		DISASSEMBLER_BUG();
   2033 	}
   2034 
   2035 	instr->strm->type = STORE_DUALREG;
   2036 	instr->strm->u.dualreg.reg1 = reg1;
   2037 	instr->strm->u.dualreg.reg2 = reg2;
   2038 
   2039 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2040 		DISASSEMBLER_BUG();
   2041 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_0) {
   2042 		/* Indirect register addressing mode */
   2043 		if (instr->opcode->immediate) {
   2044 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2045 		} else {
   2046 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2047 		}
   2048 	} else {
   2049 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2050 	}
   2051 
   2052 	return 0;
   2053 }
   2054 
   2055 static const struct x86_reg *
   2056 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2057 {
   2058 	uint8_t enc = index;
   2059 	const struct x86_reg *reg;
   2060 	size_t regsize;
   2061 
   2062 	regsize = instr->address_size;
   2063 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2064 
   2065 	if (reg->num == -1) {
   2066 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2067 	}
   2068 
   2069 	return reg;
   2070 }
   2071 
   2072 static const struct x86_reg *
   2073 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2074 {
   2075 	uint8_t enc = base;
   2076 	const struct x86_reg *reg;
   2077 	size_t regsize;
   2078 
   2079 	regsize = instr->address_size;
   2080 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2081 	if (reg->num == -1) {
   2082 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2083 	}
   2084 
   2085 	return reg;
   2086 }
   2087 
   2088 static int
   2089 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2090 {
   2091 	const struct x86_opcode *opcode;
   2092 	uint8_t scale, index, base;
   2093 	bool noindex, nobase;
   2094 	uint8_t byte;
   2095 
   2096 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2097 		return -1;
   2098 	}
   2099 
   2100 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2101 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2102 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2103 
   2104 	opcode = instr->opcode;
   2105 
   2106 	noindex = false;
   2107 	nobase = false;
   2108 
   2109 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2110 		/* Special case: the index is null */
   2111 		noindex = true;
   2112 	}
   2113 
   2114 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2115 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2116 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2117 		nobase = true;
   2118 	}
   2119 
   2120 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2121 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2122 	if (!noindex)
   2123 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2124 	if (!nobase)
   2125 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2126 
   2127 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2128 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 ||
   2129 	    instr->strm->disp.type == DISP_2 ||
   2130 	    instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2131 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2132 	} else if (opcode->immediate) {
   2133 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2134 	} else {
   2135 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2136 	}
   2137 
   2138 	return 0;
   2139 }
   2140 
   2141 static const struct x86_reg *
   2142 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2143 {
   2144 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2145 	const struct x86_reg *reg;
   2146 	size_t regsize;
   2147 
   2148 	regsize = instr->operand_size;
   2149 
   2150 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2151 	if (reg->num == -1) {
   2152 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2153 	}
   2154 
   2155 	return reg;
   2156 }
   2157 
   2158 static const struct x86_reg *
   2159 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2160 {
   2161 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2162 	const struct x86_reg *reg;
   2163 	size_t regsize;
   2164 
   2165 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2166 		regsize = instr->operand_size;
   2167 	} else {
   2168 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2169 		regsize = instr->address_size;
   2170 	}
   2171 
   2172 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2173 	if (reg->num == -1) {
   2174 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2175 	}
   2176 
   2177 	return reg;
   2178 }
   2179 
   2180 static inline bool
   2181 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2182 {
   2183 	return (instr->address_size != 2 && /* no SIB in 16bit addressing */
   2184 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2185 	    instr->regmodrm.rm == 0b100);
   2186 }
   2187 
   2188 static inline bool
   2189 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2190 {
   2191 	return (fsm->is64bit && /* RIP-relative only in 64bit mode */
   2192 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2193 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2194 }
   2195 
   2196 static inline bool
   2197 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2198 {
   2199 	return (!fsm->is64bit && /* no disp32-only in 64bit mode */
   2200 	    instr->address_size != 2 && /* no disp32-only in 16bit addressing */
   2201 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2202 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2203 }
   2204 
   2205 static inline bool
   2206 is_disp16_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2207 {
   2208 	return (instr->address_size == 2 && /* disp16-only only in 16bit addr */
   2209 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2210 	    instr->regmodrm.rm == 0b110);
   2211 }
   2212 
   2213 static inline bool
   2214 is_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2215 {
   2216 	return (instr->address_size == 2 &&
   2217 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2218 	    instr->regmodrm.rm <= 0b011);
   2219 }
   2220 
   2221 static enum x86_disp_type
   2222 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2223 {
   2224 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2225 	case 0b00:	/* indirect */
   2226 		return DISP_0;
   2227 	case 0b01:	/* indirect+1 */
   2228 		return DISP_1;
   2229 	case 0b10:	/* indirect+{2,4} */
   2230 		if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2231 			return DISP_2;
   2232 		}
   2233 		return DISP_4;
   2234 	case 0b11:	/* direct */
   2235 		return DISP_NONE;
   2236 	}
   2237 }
   2238 
   2239 static int
   2240 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2241 {
   2242 	struct x86_store *strg, *strm;
   2243 	const struct x86_opcode *opcode;
   2244 	const struct x86_reg *reg;
   2245 	uint8_t byte;
   2246 
   2247 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2248 		return -1;
   2249 	}
   2250 
   2251 	opcode = instr->opcode;
   2252 
   2253 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2254 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2255 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2256 
   2257 	if (opcode->regtorm) {
   2258 		strg = &instr->src;
   2259 		strm = &instr->dst;
   2260 	} else { /* RM to REG */
   2261 		strm = &instr->src;
   2262 		strg = &instr->dst;
   2263 	}
   2264 
   2265 	/* Save for later use. */
   2266 	instr->strm = strm;
   2267 
   2268 	/*
   2269 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2270 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2271 	 */
   2272 	if (opcode->group1) {
   2273 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2274 			return -1;
   2275 		}
   2276 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2277 	} else if (opcode->group3) {
   2278 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2279 			return -1;
   2280 		}
   2281 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2282 	} else if (opcode->group11) {
   2283 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2284 			return -1;
   2285 		}
   2286 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2287 	}
   2288 
   2289 	if (!opcode->immediate) {
   2290 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2291 		if (reg == NULL) {
   2292 			return -1;
   2293 		}
   2294 		strg->type = STORE_REG;
   2295 		strg->u.reg = reg;
   2296 	}
   2297 
   2298 	/* The displacement applies to RM. */
   2299 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2300 
   2301 	if (has_sib(instr)) {
   2302 		/* Overwrites RM */
   2303 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2304 		return 0;
   2305 	}
   2306 
   2307 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2308 		/* Overwrites RM */
   2309 		strm->type = STORE_REG;
   2310 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2311 		strm->disp.type = DISP_4;
   2312 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2313 		return 0;
   2314 	}
   2315 
   2316 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2317 		/* Overwrites RM */
   2318 		strm->type = STORE_REG;
   2319 		strm->u.reg = NULL;
   2320 		strm->disp.type = DISP_4;
   2321 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2322 		return 0;
   2323 	}
   2324 
   2325 	if (__predict_false(is_disp16_only(fsm, instr))) {
   2326 		/* Overwrites RM */
   2327 		strm->type = STORE_REG;
   2328 		strm->u.reg = NULL;
   2329 		strm->disp.type = DISP_2;
   2330 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2331 		return 0;
   2332 	}
   2333 
   2334 	if (__predict_false(is_dual(fsm, instr))) {
   2335 		/* Overwrites RM */
   2336 		fsm_advance(fsm, 0, node_dual);
   2337 		return 0;
   2338 	}
   2339 
   2340 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2341 	if (reg == NULL) {
   2342 		return -1;
   2343 	}
   2344 	strm->type = STORE_REG;
   2345 	strm->u.reg = reg;
   2346 
   2347 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2348 		/* Direct register addressing mode */
   2349 		if (opcode->immediate) {
   2350 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2351 		} else {
   2352 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2353 		}
   2354 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2355 		/* Indirect register addressing mode */
   2356 		if (opcode->immediate) {
   2357 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2358 		} else {
   2359 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2360 		}
   2361 	} else {
   2362 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2363 	}
   2364 
   2365 	return 0;
   2366 }
   2367 
   2368 static size_t
   2369 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2370 {
   2371 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2372 	int opsize;
   2373 
   2374 	/* Get the opsize */
   2375 	if (!opcode->szoverride) {
   2376 		opsize = opcode->defsize;
   2377 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2378 		opsize = 8;
   2379 	} else {
   2380 		if (!fsm->is16bit) {
   2381 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2382 				opsize = 2;
   2383 			} else {
   2384 				opsize = 4;
   2385 			}
   2386 		} else { /* 16bit */
   2387 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2388 				opsize = 4;
   2389 			} else {
   2390 				opsize = 2;
   2391 			}
   2392 		}
   2393 	}
   2394 
   2395 	return opsize;
   2396 }
   2397 
   2398 static size_t
   2399 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2400 {
   2401 	if (fsm->is64bit) {
   2402 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2403 			return 4;
   2404 		}
   2405 		return 8;
   2406 	}
   2407 
   2408 	if (fsm->is32bit) {
   2409 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2410 			return 2;
   2411 		}
   2412 		return 4;
   2413 	}
   2414 
   2415 	/* 16bit. */
   2416 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2417 		return 4;
   2418 	}
   2419 	return 2;
   2420 }
   2421 
   2422 static int
   2423 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2424 {
   2425 	const struct x86_opcode *opcode;
   2426 	uint8_t byte;
   2427 
   2428 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2429 		return -1;
   2430 	}
   2431 
   2432 	opcode = &primary_opcode_table[byte];
   2433 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2434 		return -1;
   2435 	}
   2436 
   2437 	instr->opcode = opcode;
   2438 	instr->emul = opcode->emul;
   2439 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2440 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2441 
   2442 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2443 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2444 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2445 	}
   2446 
   2447 	if (opcode->regmodrm) {
   2448 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2449 	} else if (opcode->dmo) {
   2450 		/* Direct-Memory Offsets */
   2451 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2452 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2453 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2454 	} else if (opcode->movs) {
   2455 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2456 	} else {
   2457 		return -1;
   2458 	}
   2459 
   2460 	return 0;
   2461 }
   2462 
   2463 static int
   2464 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2465 {
   2466 	const struct x86_opcode *opcode;
   2467 	uint8_t byte;
   2468 
   2469 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2470 		return -1;
   2471 	}
   2472 
   2473 	opcode = &secondary_opcode_table[byte];
   2474 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2475 		return -1;
   2476 	}
   2477 
   2478 	instr->opcode = opcode;
   2479 	instr->emul = opcode->emul;
   2480 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2481 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2482 
   2483 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2484 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2485 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2486 	}
   2487 
   2488 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2489 		/*
   2490 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2491 		 * we move fewer bytes.
   2492 		 */
   2493 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2494 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2495 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2496 	}
   2497 
   2498 	if (opcode->regmodrm) {
   2499 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2500 	} else {
   2501 		return -1;
   2502 	}
   2503 
   2504 	return 0;
   2505 }
   2506 
   2507 static int
   2508 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2509 {
   2510 	uint8_t byte;
   2511 
   2512 #define ESCAPE	0x0F
   2513 #define VEX_1	0xC5
   2514 #define VEX_2	0xC4
   2515 #define XOP	0x8F
   2516 
   2517 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2518 		return -1;
   2519 	}
   2520 
   2521 	/*
   2522 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2523 	 * after being introduced.
   2524 	 */
   2525 	if (byte == ESCAPE) {
   2526 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2527 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2528 		if (byte == VEX_1) {
   2529 			return -1;
   2530 		} else if (byte == VEX_2) {
   2531 			return -1;
   2532 		} else {
   2533 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2534 		}
   2535 	} else {
   2536 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2537 	}
   2538 
   2539 	return 0;
   2540 }
   2541 
   2542 static int
   2543 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2544 {
   2545 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2546 	uint8_t byte;
   2547 	size_t n = 0;
   2548 
   2549 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2550 		return -1;
   2551 	}
   2552 
   2553 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2554 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2555 			return -1;
   2556 		}
   2557 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2558 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2559 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2560 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2561 		rexpref->present = true;
   2562 		n = 1;
   2563 	}
   2564 
   2565 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2566 	return 0;
   2567 }
   2568 
   2569 static int
   2570 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2571 {
   2572 	uint8_t byte;
   2573 
   2574 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2575 		return -1;
   2576 	}
   2577 
   2578 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2579 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2580 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2581 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2582 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2583 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2584 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2585 		instr->legpref.rep = 1;
   2586 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2587 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2588 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2589 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2590 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2591 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2592 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2593 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2594 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2595 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2596 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2597 		instr->legpref.repn = 1;
   2598 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2599 		/* ignore */
   2600 	} else {
   2601 		/* not a legacy prefix */
   2602 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2603 		return 0;
   2604 	}
   2605 
   2606 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2607 	return 0;
   2608 }
   2609 
   2610 static int
   2611 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2612     struct nvmm_x64_state *state)
   2613 {
   2614 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2615 	int ret;
   2616 
   2617 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2618 	instr->legpref.seg = -1;
   2619 	instr->src.hardseg = -1;
   2620 	instr->dst.hardseg = -1;
   2621 
   2622 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2623 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2624 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2625 
   2626 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2627 	fsm.buf = inst_bytes;
   2628 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2629 
   2630 	while (fsm.fn != NULL) {
   2631 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2632 		if (ret == -1)
   2633 			return -1;
   2634 	}
   2635 
   2636 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2637 
   2638 	return 0;
   2639 }
   2640 
   2641 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2642 
   2643 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2644 static uint##sz##_t							\
   2645 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2646 {									\
   2647 	uint##sz##_t res;						\
   2648 	__asm __volatile (						\
   2649 		#instr"	%2, %3;"					\
   2650 		"mov	%3, %1;"					\
   2651 		"pushfq;"						\
   2652 		"popq	%0"						\
   2653 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2654 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2655 	return res;							\
   2656 }
   2657 
   2658 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2659 static uint64_t								\
   2660 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2661 {									\
   2662 	switch (opsize) {						\
   2663 	case 1:								\
   2664 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2665 	case 2:								\
   2666 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2667 	case 4:								\
   2668 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2669 	default:							\
   2670 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2671 	}								\
   2672 }
   2673 
   2674 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2675 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2676 EXEC_INSTR(8, sub)
   2677 EXEC_INSTR(16, sub)
   2678 EXEC_INSTR(32, sub)
   2679 EXEC_INSTR(64, sub)
   2680 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2681 
   2682 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2683 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2684 EXEC_INSTR(8, or)
   2685 EXEC_INSTR(16, or)
   2686 EXEC_INSTR(32, or)
   2687 EXEC_INSTR(64, or)
   2688 EXEC_DISPATCHER(or)
   2689 
   2690 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2691 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2692 EXEC_INSTR(8, and)
   2693 EXEC_INSTR(16, and)
   2694 EXEC_INSTR(32, and)
   2695 EXEC_INSTR(64, and)
   2696 EXEC_DISPATCHER(and)
   2697 
   2698 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2699 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2700 EXEC_INSTR(8, xor)
   2701 EXEC_INSTR(16, xor)
   2702 EXEC_INSTR(32, xor)
   2703 EXEC_INSTR(64, xor)
   2704 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2705 
   2706 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2707 
   2708 /*
   2709  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2710  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write to determine who
   2711  * is op1 and who is op2.
   2712  */
   2713 
   2714 static void
   2715 x86_func_or(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2716 {
   2717 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2718 	const bool write = mem->write;
   2719 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2720 
   2721 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2722 	op2 = 0;
   2723 
   2724 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2725 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2726 	mem->write = false;
   2727 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2728 
   2729 	/* Perform the OR. */
   2730 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2731 
   2732 	if (write) {
   2733 		/* Write back the result. */
   2734 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2735 		mem->write = true;
   2736 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2737 	} else {
   2738 		/* Return data to the caller. */
   2739 		*retval = ret;
   2740 	}
   2741 
   2742 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2743 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2744 }
   2745 
   2746 static void
   2747 x86_func_and(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2748 {
   2749 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2750 	const bool write = mem->write;
   2751 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2752 
   2753 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2754 	op2 = 0;
   2755 
   2756 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2757 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2758 	mem->write = false;
   2759 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2760 
   2761 	/* Perform the AND. */
   2762 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2763 
   2764 	if (write) {
   2765 		/* Write back the result. */
   2766 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2767 		mem->write = true;
   2768 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2769 	} else {
   2770 		/* Return data to the caller. */
   2771 		*retval = ret;
   2772 	}
   2773 
   2774 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2775 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2776 }
   2777 
   2778 static void
   2779 x86_func_xchg(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2780 {
   2781 	uint64_t *op1, op2;
   2782 
   2783 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2784 	op2 = 0;
   2785 
   2786 	/* Fetch op2. */
   2787 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2788 	mem->write = false;
   2789 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2790 
   2791 	/* Write op1 in op2. */
   2792 	mem->data = (uint8_t *)op1;
   2793 	mem->write = true;
   2794 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2795 
   2796 	/* Write op2 in op1. */
   2797 	*op1 = op2;
   2798 }
   2799 
   2800 static void
   2801 x86_func_sub(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2802 {
   2803 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2804 	const bool write = mem->write;
   2805 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2806 	uint64_t tmp;
   2807 	bool memop1;
   2808 
   2809 	memop1 = !mem->write;
   2810 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2811 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2812 
   2813 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2814 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2815 	mem->write = false;
   2816 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2817 
   2818 	/* Perform the SUB. */
   2819 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2820 
   2821 	if (write) {
   2822 		/* Write back the result. */
   2823 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2824 		mem->write = true;
   2825 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2826 	} else {
   2827 		/* Return data to the caller. */
   2828 		*retval = ret;
   2829 	}
   2830 
   2831 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2832 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2833 }
   2834 
   2835 static void
   2836 x86_func_xor(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2837 {
   2838 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2839 	const bool write = mem->write;
   2840 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2841 
   2842 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2843 	op2 = 0;
   2844 
   2845 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2846 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2847 	mem->write = false;
   2848 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2849 
   2850 	/* Perform the XOR. */
   2851 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2852 
   2853 	if (write) {
   2854 		/* Write back the result. */
   2855 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2856 		mem->write = true;
   2857 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2858 	} else {
   2859 		/* Return data to the caller. */
   2860 		*retval = ret;
   2861 	}
   2862 
   2863 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2864 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2865 }
   2866 
   2867 static void
   2868 x86_func_cmp(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2869 {
   2870 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2871 	uint64_t tmp;
   2872 	bool memop1;
   2873 
   2874 	memop1 = !mem->write;
   2875 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2876 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2877 
   2878 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2879 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2880 	mem->write = false;
   2881 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2882 
   2883 	/* Perform the CMP. */
   2884 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2885 
   2886 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2887 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2888 }
   2889 
   2890 static void
   2891 x86_func_test(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2892 {
   2893 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2894 	uint64_t tmp;
   2895 	bool memop1;
   2896 
   2897 	memop1 = !mem->write;
   2898 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2899 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2900 
   2901 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2902 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2903 	mem->write = false;
   2904 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2905 
   2906 	/* Perform the TEST. */
   2907 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2908 
   2909 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2910 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2911 }
   2912 
   2913 static void
   2914 x86_func_mov(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2915 {
   2916 	/*
   2917 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2918 	 */
   2919 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2920 }
   2921 
   2922 static void
   2923 x86_func_stos(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2924 {
   2925 	/*
   2926 	 * Just move, and update RDI.
   2927 	 */
   2928 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2929 
   2930 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2931 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2932 	} else {
   2933 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2934 	}
   2935 }
   2936 
   2937 static void
   2938 x86_func_lods(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2939 {
   2940 	/*
   2941 	 * Just move, and update RSI.
   2942 	 */
   2943 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2944 
   2945 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2946 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2947 	} else {
   2948 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2949 	}
   2950 }
   2951 
   2952 static void
   2953 x86_func_movs(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2954 {
   2955 	/*
   2956 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2957 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2958 	 */
   2959 
   2960 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2961 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2962 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2963 	} else {
   2964 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2965 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2966 	}
   2967 }
   2968 
   2969 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2970 
   2971 static inline uint64_t
   2972 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2973 {
   2974 	uint64_t val;
   2975 
   2976 	val = state->gprs[gpr];
   2977 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2978 
   2979 	return val;
   2980 }
   2981 
   2982 static int
   2983 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   2984     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   2985 {
   2986 	struct x86_sib *sib;
   2987 	gvaddr_t gva = 0;
   2988 	uint64_t reg;
   2989 	int ret, seg;
   2990 
   2991 	if (store->type == STORE_SIB) {
   2992 		sib = &store->u.sib;
   2993 		if (sib->bas != NULL)
   2994 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   2995 		if (sib->idx != NULL) {
   2996 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   2997 			gva += sib->scale * reg;
   2998 		}
   2999 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   3000 		if (store->u.reg == NULL) {
   3001 			/* The base is null. Happens with disp32-only and
   3002 			 * disp16-only. */
   3003 		} else {
   3004 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   3005 		}
   3006 	} else if (store->type == STORE_DUALREG) {
   3007 		gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg1) +
   3008 		    gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg2);
   3009 	} else {
   3010 		gva = store->u.dmo;
   3011 	}
   3012 
   3013 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   3014 		gva += store->disp.data;
   3015 	}
   3016 
   3017 	if (store->hardseg != -1) {
   3018 		seg = store->hardseg;
   3019 	} else {
   3020 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   3021 			seg = instr->legpref.seg;
   3022 		} else {
   3023 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3024 		}
   3025 	}
   3026 
   3027 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   3028 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   3029 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3030 		}
   3031 	} else {
   3032 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   3033 		if (ret == -1)
   3034 			return -1;
   3035 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3036 	}
   3037 
   3038 	*gvap = gva;
   3039 	return 0;
   3040 }
   3041 
   3042 static int
   3043 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state)
   3044 {
   3045 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   3046 	size_t i, fetchsize;
   3047 	gvaddr_t gva;
   3048 	int ret, seg;
   3049 
   3050 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   3051 
   3052 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3053 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3054 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3055 		    fetchsize);
   3056 		if (ret == -1)
   3057 			return -1;
   3058 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3059 	}
   3060 
   3061 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, inst_bytes, fetchsize);
   3062 	if (ret == -1)
   3063 		return -1;
   3064 
   3065 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3066 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   3067 		byte = inst_bytes[i];
   3068 
   3069 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   3070 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3071 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   3072 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   3073 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   3074 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   3075 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   3076 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   3077 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   3078 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   3079 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   3080 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   3081 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   3082 			/* nothing */
   3083 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3084 			/* nothing */
   3085 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3086 			/* nothing */
   3087 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3088 			/* nothing */
   3089 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3090 			/* nothing */
   3091 		} else {
   3092 			return seg;
   3093 		}
   3094 	}
   3095 
   3096 	return seg;
   3097 }
   3098 
   3099 static int
   3100 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3101     struct nvmm_exit *exit)
   3102 {
   3103 	size_t fetchsize;
   3104 	gvaddr_t gva;
   3105 	int ret;
   3106 
   3107 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3108 
   3109 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3110 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3111 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3112 		    fetchsize);
   3113 		if (ret == -1)
   3114 			return -1;
   3115 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3116 	}
   3117 
   3118 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3119 	    fetchsize);
   3120 	if (ret == -1)
   3121 		return -1;
   3122 
   3123 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3124 
   3125 	return 0;
   3126 }
   3127 
   3128 static int
   3129 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3130     struct x86_instr *instr)
   3131 {
   3132 	struct nvmm_mem mem;
   3133 	uint8_t data[8];
   3134 	gvaddr_t gva;
   3135 	size_t size;
   3136 	int ret;
   3137 
   3138 	size = instr->operand_size;
   3139 
   3140 	/* Source. */
   3141 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3142 	if (ret == -1)
   3143 		return -1;
   3144 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3145 	if (ret == -1)
   3146 		return -1;
   3147 
   3148 	/* Destination. */
   3149 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3150 	if (ret == -1)
   3151 		return -1;
   3152 	ret = write_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3153 	if (ret == -1)
   3154 		return -1;
   3155 
   3156 	mem.size = size;
   3157 	(*instr->emul->func)(mach, &mem, state->gprs);
   3158 
   3159 	return 0;
   3160 }
   3161 
   3162 static int
   3163 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3164     struct x86_instr *instr, struct nvmm_exit *exit)
   3165 {
   3166 	struct nvmm_mem mem;
   3167 	uint8_t membuf[8];
   3168 	uint64_t val;
   3169 
   3170 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3171 
   3172 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3173 	mem.size = instr->operand_size;
   3174 	mem.data = membuf;
   3175 
   3176 	/* Determine the direction. */
   3177 	switch (instr->src.type) {
   3178 	case STORE_REG:
   3179 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3180 			/* Indirect access. */
   3181 			mem.write = false;
   3182 		} else {
   3183 			/* Direct access. */
   3184 			mem.write = true;
   3185 		}
   3186 		break;
   3187 	case STORE_DUALREG:
   3188 		if (instr->src.disp.type == DISP_NONE) {
   3189 			DISASSEMBLER_BUG();
   3190 		}
   3191 		mem.write = false;
   3192 		break;
   3193 	case STORE_IMM:
   3194 		mem.write = true;
   3195 		break;
   3196 	case STORE_SIB:
   3197 		mem.write = false;
   3198 		break;
   3199 	case STORE_DMO:
   3200 		mem.write = false;
   3201 		break;
   3202 	default:
   3203 		DISASSEMBLER_BUG();
   3204 	}
   3205 
   3206 	if (mem.write) {
   3207 		switch (instr->src.type) {
   3208 		case STORE_REG:
   3209 			/* The instruction was "reg -> mem". Fetch the register
   3210 			 * in membuf. */
   3211 			if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3212 				DISASSEMBLER_BUG();
   3213 			}
   3214 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3215 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3216 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3217 			break;
   3218 		case STORE_IMM:
   3219 			/* The instruction was "imm -> mem". Fetch the immediate
   3220 			 * in membuf. */
   3221 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3222 			break;
   3223 		default:
   3224 			DISASSEMBLER_BUG();
   3225 		}
   3226 	} else if (instr->emul->readreg) {
   3227 		/* The instruction was "mem -> reg", but the value of the
   3228 		 * register matters for the emul func. Fetch it in membuf. */
   3229 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3230 			DISASSEMBLER_BUG();
   3231 		}
   3232 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3233 			DISASSEMBLER_BUG();
   3234 		}
   3235 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3236 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3237 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3238 	}
   3239 
   3240 	(*instr->emul->func)(mach, &mem, state->gprs);
   3241 
   3242 	if (instr->emul->notouch) {
   3243 		/* We're done. */
   3244 		return 0;
   3245 	}
   3246 
   3247 	if (!mem.write) {
   3248 		/* The instruction was "mem -> reg". The emul func has filled
   3249 		 * membuf with the memory content. Install membuf in the
   3250 		 * register. */
   3251 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3252 			DISASSEMBLER_BUG();
   3253 		}
   3254 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3255 			DISASSEMBLER_BUG();
   3256 		}
   3257 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3258 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3259 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3260 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3261 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3262 	} else if (instr->emul->backprop) {
   3263 		/* The instruction was "reg -> mem", but the memory must be
   3264 		 * back-propagated to the register. Install membuf in the
   3265 		 * register. */
   3266 		if (__predict_false(instr->src.type != STORE_REG)) {
   3267 			DISASSEMBLER_BUG();
   3268 		}
   3269 		if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3270 			DISASSEMBLER_BUG();
   3271 		}
   3272 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3273 		val = __SHIFTIN(val, instr->src.u.reg->mask);
   3274 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->src.u.reg->mask;
   3275 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] |= val;
   3276 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3277 	}
   3278 
   3279 	return 0;
   3280 }
   3281 
   3282 int
   3283 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3284 {
   3285 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3286 	struct nvmm_exit *exit = vcpu->exit;
   3287 	struct x86_instr instr;
   3288 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3289 	int ret;
   3290 
   3291 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_MEMORY)) {
   3292 		errno = EINVAL;
   3293 		return -1;
   3294 	}
   3295 
   3296 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
   3297 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3298 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3299 	if (ret == -1)
   3300 		return -1;
   3301 
   3302 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3303 		/*
   3304 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3305 		 * it ourselves.
   3306 		 */
   3307 		ret = fetch_instruction(mach, state, exit);
   3308 		if (ret == -1)
   3309 			return -1;
   3310 	}
   3311 
   3312 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3313 	    &instr, state);
   3314 	if (ret == -1) {
   3315 		errno = ENODEV;
   3316 		return -1;
   3317 	}
   3318 
   3319 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3320 		cnt = rep_get_cnt(state, instr.address_size);
   3321 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3322 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3323 			goto out;
   3324 		}
   3325 	}
   3326 
   3327 	if (instr.opcode->movs) {
   3328 		ret = assist_mem_double(mach, state, &instr);
   3329 	} else {
   3330 		ret = assist_mem_single(mach, state, &instr, exit);
   3331 	}
   3332 	if (ret == -1) {
   3333 		errno = ENODEV;
   3334 		return -1;
   3335 	}
   3336 
   3337 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3338 		cnt -= 1;
   3339 		rep_set_cnt(state, instr.address_size, cnt);
   3340 		if (cnt == 0) {
   3341 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3342 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3343 			if (state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3344 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3345 			}
   3346 		}
   3347 	} else {
   3348 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3349 	}
   3350 
   3351 out:
   3352 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3353 	if (ret == -1)
   3354 		return -1;
   3355 
   3356 	return 0;
   3357 }
   3358