Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.36
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.36 2019/10/23 07:01:11 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("| -> RAX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     74 	printf("| -> RCX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     75 	printf("| -> RDX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDX]);
     76 	printf("| -> RBX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     77 	printf("| -> RSP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     78 	printf("| -> RBP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBP]);
     79 	printf("| -> RSI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSI]);
     80 	printf("| -> RDI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDI]);
     81 	printf("| -> RIP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     82 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     83 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     84 		attr = (uint16_t *)&state->segs[i].attrib;
     85 		printf("| -> %s: sel=0x%x base=%"PRIx64", limit=%x, "
     86 		    "attrib=%x [type=%d,l=%d,def=%d]\n",
     87 		    segnames[i],
     88 		    state->segs[i].selector,
     89 		    state->segs[i].base,
     90 		    state->segs[i].limit,
     91 		    *attr,
     92 		    state->segs[i].attrib.type,
     93 		    state->segs[i].attrib.l,
     94 		    state->segs[i].attrib.def);
     95 	}
     96 	printf("| -> MSR_EFER=%"PRIx64"\n", state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     97 	printf("| -> CR0=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     98 	printf("| -> CR3=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     99 	printf("| -> CR4=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
    100 	printf("| -> CR8=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
    101 
    102 	return 0;
    103 }
    104 
    105 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    106 
    107 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    108 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    109 
    110 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    111 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    112 
    113 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    114 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    115 
    116 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    117 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    118 
    119 #define CR3_FRAME_32BIT	PG_FRAME
    120 
    121 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    122 
    123 static int
    124 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    125     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    126 {
    127 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    128 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    129 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    130 	nvmm_prot_t pageprot;
    131 
    132 	/* We begin with an RWXU access. */
    133 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    134 
    135 	/* Parse L2. */
    136 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    137 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    138 		return -1;
    139 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    140 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    141 	if ((pte & PG_V) == 0)
    142 		return -1;
    143 	if ((pte & PG_u) == 0)
    144 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    145 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    146 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    147 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    148 		return -1;
    149 	if (pte & PG_PS) {
    150 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    151 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    152 		return 0;
    153 	}
    154 
    155 	/* Parse L1. */
    156 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    157 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    158 		return -1;
    159 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    160 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    161 	if ((pte & PG_V) == 0)
    162 		return -1;
    163 	if ((pte & PG_u) == 0)
    164 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    165 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    166 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    167 	if (pte & PG_PS)
    168 		return -1;
    169 
    170 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    171 	return 0;
    172 }
    173 
    174 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    175 
    176 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    177 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    178 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    179 
    180 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    181 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    182 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    183 
    184 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    185 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    186 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    187 
    188 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    189 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    190 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    191 
    192 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    193 
    194 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    195 
    196 static int
    197 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    198     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    199 {
    200 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    201 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    202 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    203 	nvmm_prot_t pageprot;
    204 
    205 	/* We begin with an RWXU access. */
    206 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    207 
    208 	/* Parse L3. */
    209 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    210 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    211 		return -1;
    212 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    213 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    214 	if ((pte & PG_V) == 0)
    215 		return -1;
    216 	if (pte & PG_NX)
    217 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    218 	if (pte & PG_PS)
    219 		return -1;
    220 
    221 	/* Parse L2. */
    222 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    223 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    224 		return -1;
    225 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    226 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    227 	if ((pte & PG_V) == 0)
    228 		return -1;
    229 	if ((pte & PG_u) == 0)
    230 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    231 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    232 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    233 	if (pte & PG_NX)
    234 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    235 	if (pte & PG_PS) {
    236 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    237 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    238 		return 0;
    239 	}
    240 
    241 	/* Parse L1. */
    242 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    243 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    244 		return -1;
    245 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    246 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    247 	if ((pte & PG_V) == 0)
    248 		return -1;
    249 	if ((pte & PG_u) == 0)
    250 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    251 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    252 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    253 	if (pte & PG_NX)
    254 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    255 	if (pte & PG_PS)
    256 		return -1;
    257 
    258 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    259 	return 0;
    260 }
    261 
    262 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    263 
    264 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    265 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    266 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    267 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    268 
    269 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    270 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    271 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    272 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    273 
    274 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    275 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    276 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    277 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    278 
    279 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    280 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    281 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    282 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    283 
    284 #define CR3_FRAME_64BIT	PG_FRAME
    285 
    286 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    287 
    288 static inline bool
    289 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    290 {
    291 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    292 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    293 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    294 }
    295 
    296 static int
    297 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    298     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    299 {
    300 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    301 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    302 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    303 	nvmm_prot_t pageprot;
    304 
    305 	/* We begin with an RWXU access. */
    306 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    307 
    308 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    309 		return -1;
    310 
    311 	/* Parse L4. */
    312 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    313 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva, &pageprot) == -1)
    314 		return -1;
    315 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    316 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    317 	if ((pte & PG_V) == 0)
    318 		return -1;
    319 	if ((pte & PG_u) == 0)
    320 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    321 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    322 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    323 	if (pte & PG_NX)
    324 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    325 	if (pte & PG_PS)
    326 		return -1;
    327 
    328 	/* Parse L3. */
    329 	L3gpa = (pte & PG_FRAME);
    330 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    331 		return -1;
    332 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    333 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    334 	if ((pte & PG_V) == 0)
    335 		return -1;
    336 	if ((pte & PG_u) == 0)
    337 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    338 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    339 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    340 	if (pte & PG_NX)
    341 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    342 	if (pte & PG_PS) {
    343 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    344 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    345 		return 0;
    346 	}
    347 
    348 	/* Parse L2. */
    349 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    350 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    351 		return -1;
    352 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    353 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    354 	if ((pte & PG_V) == 0)
    355 		return -1;
    356 	if ((pte & PG_u) == 0)
    357 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    358 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    359 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    360 	if (pte & PG_NX)
    361 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    362 	if (pte & PG_PS) {
    363 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    364 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    365 		return 0;
    366 	}
    367 
    368 	/* Parse L1. */
    369 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    370 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    371 		return -1;
    372 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    373 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    374 	if ((pte & PG_V) == 0)
    375 		return -1;
    376 	if ((pte & PG_u) == 0)
    377 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    378 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    379 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    380 	if (pte & PG_NX)
    381 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    382 	if (pte & PG_PS)
    383 		return -1;
    384 
    385 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    386 	return 0;
    387 }
    388 
    389 static inline int
    390 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    391     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    392 {
    393 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    394 	uint64_t cr3;
    395 	size_t off;
    396 	int ret;
    397 
    398 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    399 		/* No paging. */
    400 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    401 		*gpa = gva;
    402 		return 0;
    403 	}
    404 
    405 	off = (gva & PAGE_MASK);
    406 	gva &= ~PAGE_MASK;
    407 
    408 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    409 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    410 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    411 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    412 
    413 	if (is_pae && is_lng) {
    414 		/* 64bit */
    415 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    416 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    417 		/* 32bit PAE */
    418 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    419 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    420 		/* 32bit */
    421 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    422 	} else {
    423 		ret = -1;
    424 	}
    425 
    426 	if (ret == -1) {
    427 		errno = EFAULT;
    428 	}
    429 
    430 	*gpa = *gpa + off;
    431 
    432 	return ret;
    433 }
    434 
    435 int
    436 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    437     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    438 {
    439 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    440 	int ret;
    441 
    442 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    443 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    444 	if (ret == -1)
    445 		return -1;
    446 
    447 	return x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, gpa, prot);
    448 }
    449 
    450 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    451 
    452 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
    453 	do {			\
    454 		errno = EINVAL;	\
    455 		return -1;	\
    456 	} while (0);
    457 
    458 static inline bool
    459 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    460 {
    461 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    462 }
    463 
    464 static inline bool
    465 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    466 {
    467 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l != 0);
    468 }
    469 
    470 static inline bool
    471 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    472 {
    473 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    474 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 1);
    475 }
    476 
    477 static inline bool
    478 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    479 {
    480 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    481 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 0);
    482 }
    483 
    484 static int
    485 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    486 {
    487 	uint64_t limit;
    488 
    489 	/*
    490 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    491 	 * tiring.
    492 	 */
    493 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    494 		goto error;
    495 	}
    496 
    497 	limit = (uint64_t)seg->limit + 1;
    498 	if (__predict_true(seg->attrib.g)) {
    499 		limit *= PAGE_SIZE;
    500 	}
    501 
    502 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    503 		goto error;
    504 	}
    505 
    506 	return 0;
    507 
    508 error:
    509 	errno = EFAULT;
    510 	return -1;
    511 }
    512 
    513 static inline void
    514 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    515 {
    516 	*gva += seg->base;
    517 }
    518 
    519 static inline uint64_t
    520 size_to_mask(size_t size)
    521 {
    522 	switch (size) {
    523 	case 1:
    524 		return 0x00000000000000FF;
    525 	case 2:
    526 		return 0x000000000000FFFF;
    527 	case 4:
    528 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    529 	case 8:
    530 	default:
    531 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    532 	}
    533 }
    534 
    535 static uint64_t
    536 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    537 {
    538 	uint64_t mask, cnt;
    539 
    540 	mask = size_to_mask(adsize);
    541 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    542 
    543 	return cnt;
    544 }
    545 
    546 static void
    547 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    548 {
    549 	uint64_t mask;
    550 
    551 	/* XXX: should we zero-extend? */
    552 	mask = size_to_mask(adsize);
    553 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    554 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    555 }
    556 
    557 static int
    558 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    559     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    560 {
    561 	struct nvmm_mem mem;
    562 	nvmm_prot_t prot;
    563 	gpaddr_t gpa;
    564 	uintptr_t hva;
    565 	bool is_mmio;
    566 	int ret, remain;
    567 
    568 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    569 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    570 		return -1;
    571 	}
    572 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    573 		errno = EFAULT;
    574 		return -1;
    575 	}
    576 
    577 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    578 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    579 	} else {
    580 		remain = 0;
    581 	}
    582 	size -= remain;
    583 
    584 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    585 	is_mmio = (ret == -1);
    586 
    587 	if (is_mmio) {
    588 		mem.data = data;
    589 		mem.gpa = gpa;
    590 		mem.write = false;
    591 		mem.size = size;
    592 		(*mach->cbs.mem)(&mem);
    593 	} else {
    594 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    595 			errno = EFAULT;
    596 			return -1;
    597 		}
    598 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    599 	}
    600 
    601 	if (remain > 0) {
    602 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva + size,
    603 		    data + size, remain);
    604 	} else {
    605 		ret = 0;
    606 	}
    607 
    608 	return ret;
    609 }
    610 
    611 static int
    612 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    613     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    614 {
    615 	struct nvmm_mem mem;
    616 	nvmm_prot_t prot;
    617 	gpaddr_t gpa;
    618 	uintptr_t hva;
    619 	bool is_mmio;
    620 	int ret, remain;
    621 
    622 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    623 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    624 		return -1;
    625 	}
    626 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    627 		errno = EFAULT;
    628 		return -1;
    629 	}
    630 
    631 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    632 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    633 	} else {
    634 		remain = 0;
    635 	}
    636 	size -= remain;
    637 
    638 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    639 	is_mmio = (ret == -1);
    640 
    641 	if (is_mmio) {
    642 		mem.data = data;
    643 		mem.gpa = gpa;
    644 		mem.write = true;
    645 		mem.size = size;
    646 		(*mach->cbs.mem)(&mem);
    647 	} else {
    648 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    649 			errno = EFAULT;
    650 			return -1;
    651 		}
    652 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    653 	}
    654 
    655 	if (remain > 0) {
    656 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva + size,
    657 		    data + size, remain);
    658 	} else {
    659 		ret = 0;
    660 	}
    661 
    662 	return ret;
    663 }
    664 
    665 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    666 
    667 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_x64_state *);
    668 
    669 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    670 
    671 static int
    672 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    673     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    674 {
    675 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    676 	size_t i, iosize, iocnt;
    677 	int ret;
    678 
    679 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    680 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    681 	iocnt = iosize / io->size;
    682 
    683 	io->data = iobuf;
    684 
    685 	if (!io->in) {
    686 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    687 		if (ret == -1)
    688 			return -1;
    689 	}
    690 
    691 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    692 		(*mach->cbs.io)(io);
    693 		io->data += io->size;
    694 	}
    695 
    696 	if (io->in) {
    697 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    698 		if (ret == -1)
    699 			return -1;
    700 	}
    701 
    702 	return iocnt;
    703 }
    704 
    705 int
    706 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
    707 {
    708 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    709 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
    710 	struct nvmm_io io;
    711 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    712 	uint8_t iobuf[8];
    713 	int iocnt = 1;
    714 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    715 	int reg = 0; /* GCC */
    716 	int ret, seg;
    717 	bool psld = false;
    718 
    719 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_IO)) {
    720 		errno = EINVAL;
    721 		return -1;
    722 	}
    723 
    724 	io.port = exit->u.io.port;
    725 	io.in = exit->u.io.in;
    726 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    727 	io.data = iobuf;
    728 
    729 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    730 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    731 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    732 	if (ret == -1)
    733 		return -1;
    734 
    735 	if (exit->u.io.rep) {
    736 		cnt = rep_get_cnt(state, exit->u.io.address_size);
    737 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    738 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    739 			goto out;
    740 		}
    741 	}
    742 
    743 	if (__predict_false(state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    744 		psld = true;
    745 	}
    746 
    747 	/*
    748 	 * Determine GVA.
    749 	 */
    750 	if (exit->u.io.str) {
    751 		if (io.in) {
    752 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    753 		} else {
    754 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    755 		}
    756 
    757 		gva = state->gprs[reg];
    758 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    759 
    760 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    761 			seg = exit->u.io.seg;
    762 		} else {
    763 			if (io.in) {
    764 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    765 			} else {
    766 				seg = fetch_segment(mach, state);
    767 				if (seg == -1)
    768 					return -1;
    769 			}
    770 		}
    771 
    772 		if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
    773 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    774 				segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    775 			}
    776 		} else {
    777 			ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, io.size);
    778 			if (ret == -1)
    779 				return -1;
    780 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    781 		}
    782 
    783 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    784 			iocnt = assist_io_batch(mach, state, &io, gva, cnt);
    785 			if (iocnt == -1)
    786 				return -1;
    787 			goto done;
    788 		}
    789 	}
    790 
    791 	if (!io.in) {
    792 		if (!exit->u.io.str) {
    793 			memcpy(io.data, &state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    794 		} else {
    795 			ret = read_guest_memory(mach, state, gva, io.data,
    796 			    io.size);
    797 			if (ret == -1)
    798 				return -1;
    799 		}
    800 	}
    801 
    802 	(*mach->cbs.io)(&io);
    803 
    804 	if (io.in) {
    805 		if (!exit->u.io.str) {
    806 			memcpy(&state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    807 			if (io.size == 4) {
    808 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    809 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    810 			}
    811 		} else {
    812 			ret = write_guest_memory(mach, state, gva, io.data,
    813 			    io.size);
    814 			if (ret == -1)
    815 				return -1;
    816 		}
    817 	}
    818 
    819 done:
    820 	if (exit->u.io.str) {
    821 		if (__predict_false(psld)) {
    822 			state->gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    823 		} else {
    824 			state->gprs[reg] += iocnt * io.size;
    825 		}
    826 	}
    827 
    828 	if (exit->u.io.rep) {
    829 		cnt -= iocnt;
    830 		rep_set_cnt(state, exit->u.io.address_size, cnt);
    831 		if (cnt == 0) {
    832 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    833 		}
    834 	} else {
    835 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    836 	}
    837 
    838 out:
    839 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    840 	if (ret == -1)
    841 		return -1;
    842 
    843 	return 0;
    844 }
    845 
    846 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    847 
    848 struct x86_emul {
    849 	bool readreg;
    850 	bool backprop;
    851 	bool notouch;
    852 	void (*func)(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    853 };
    854 
    855 static void x86_func_or(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    856 static void x86_func_and(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    857 static void x86_func_xchg(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    858 static void x86_func_sub(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    859 static void x86_func_xor(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    860 static void x86_func_cmp(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    861 static void x86_func_test(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    862 static void x86_func_mov(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    863 static void x86_func_stos(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    864 static void x86_func_lods(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    865 static void x86_func_movs(struct nvmm_machine *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    866 
    867 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    868 	.readreg = true,
    869 	.func = x86_func_or
    870 };
    871 
    872 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    873 	.readreg = true,
    874 	.func = x86_func_and
    875 };
    876 
    877 static const struct x86_emul x86_emul_xchg = {
    878 	.readreg = true,
    879 	.backprop = true,
    880 	.func = x86_func_xchg
    881 };
    882 
    883 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    884 	.readreg = true,
    885 	.func = x86_func_sub
    886 };
    887 
    888 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    889 	.readreg = true,
    890 	.func = x86_func_xor
    891 };
    892 
    893 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    894 	.notouch = true,
    895 	.func = x86_func_cmp
    896 };
    897 
    898 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    899 	.notouch = true,
    900 	.func = x86_func_test
    901 };
    902 
    903 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    904 	.func = x86_func_mov
    905 };
    906 
    907 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    908 	.func = x86_func_stos
    909 };
    910 
    911 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    912 	.func = x86_func_lods
    913 };
    914 
    915 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    916 	.func = x86_func_movs
    917 };
    918 
    919 /* Legacy prefixes. */
    920 #define LEG_LOCK	0xF0
    921 #define LEG_REPN	0xF2
    922 #define LEG_REP		0xF3
    923 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    924 #define LEG_OVR_SS	0x36
    925 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    926 #define LEG_OVR_ES	0x26
    927 #define LEG_OVR_FS	0x64
    928 #define LEG_OVR_GS	0x65
    929 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    930 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    931 
    932 struct x86_legpref {
    933 	bool opr_ovr:1;
    934 	bool adr_ovr:1;
    935 	bool rep:1;
    936 	bool repn:1;
    937 	int8_t seg;
    938 };
    939 
    940 struct x86_rexpref {
    941 	bool b:1;
    942 	bool x:1;
    943 	bool r:1;
    944 	bool w:1;
    945 	bool present:1;
    946 };
    947 
    948 struct x86_reg {
    949 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    950 	uint64_t mask;
    951 };
    952 
    953 struct x86_dualreg {
    954 	int reg1;
    955 	int reg2;
    956 };
    957 
    958 enum x86_disp_type {
    959 	DISP_NONE,
    960 	DISP_0,
    961 	DISP_1,
    962 	DISP_2,
    963 	DISP_4
    964 };
    965 
    966 struct x86_disp {
    967 	enum x86_disp_type type;
    968 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    969 };
    970 
    971 struct x86_regmodrm {
    972 	uint8_t mod:2;
    973 	uint8_t reg:3;
    974 	uint8_t rm:3;
    975 };
    976 
    977 struct x86_immediate {
    978 	uint64_t data;
    979 };
    980 
    981 struct x86_sib {
    982 	uint8_t scale;
    983 	const struct x86_reg *idx;
    984 	const struct x86_reg *bas;
    985 };
    986 
    987 enum x86_store_type {
    988 	STORE_NONE,
    989 	STORE_REG,
    990 	STORE_DUALREG,
    991 	STORE_IMM,
    992 	STORE_SIB,
    993 	STORE_DMO
    994 };
    995 
    996 struct x86_store {
    997 	enum x86_store_type type;
    998 	union {
    999 		const struct x86_reg *reg;
   1000 		struct x86_dualreg dualreg;
   1001 		struct x86_immediate imm;
   1002 		struct x86_sib sib;
   1003 		uint64_t dmo;
   1004 	} u;
   1005 	struct x86_disp disp;
   1006 	int hardseg;
   1007 };
   1008 
   1009 struct x86_instr {
   1010 	uint8_t len;
   1011 	struct x86_legpref legpref;
   1012 	struct x86_rexpref rexpref;
   1013 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1014 	uint8_t operand_size;
   1015 	uint8_t address_size;
   1016 	uint64_t zeroextend_mask;
   1017 
   1018 	const struct x86_opcode *opcode;
   1019 	const struct x86_emul *emul;
   1020 
   1021 	struct x86_store src;
   1022 	struct x86_store dst;
   1023 	struct x86_store *strm;
   1024 };
   1025 
   1026 struct x86_decode_fsm {
   1027 	/* vcpu */
   1028 	bool is64bit;
   1029 	bool is32bit;
   1030 	bool is16bit;
   1031 
   1032 	/* fsm */
   1033 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1034 	uint8_t *buf;
   1035 	uint8_t *end;
   1036 };
   1037 
   1038 struct x86_opcode {
   1039 	bool valid:1;
   1040 	bool regmodrm:1;
   1041 	bool regtorm:1;
   1042 	bool dmo:1;
   1043 	bool todmo:1;
   1044 	bool movs:1;
   1045 	bool stos:1;
   1046 	bool lods:1;
   1047 	bool szoverride:1;
   1048 	bool group1:1;
   1049 	bool group3:1;
   1050 	bool group11:1;
   1051 	bool immediate:1;
   1052 	uint8_t defsize;
   1053 	uint8_t flags;
   1054 	const struct x86_emul *emul;
   1055 };
   1056 
   1057 struct x86_group_entry {
   1058 	const struct x86_emul *emul;
   1059 };
   1060 
   1061 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1062 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1063 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1064 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1065 
   1066 #define FLAG_imm8	0x01
   1067 #define FLAG_immz	0x02
   1068 #define FLAG_ze		0x04
   1069 
   1070 static const struct x86_group_entry group1[8] __cacheline_aligned = {
   1071 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1072 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1073 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1074 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1075 };
   1076 
   1077 static const struct x86_group_entry group3[8] __cacheline_aligned = {
   1078 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1079 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1080 };
   1081 
   1082 static const struct x86_group_entry group11[8] __cacheline_aligned = {
   1083 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1084 };
   1085 
   1086 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1087 	/*
   1088 	 * Group1
   1089 	 */
   1090 	[0x80] = {
   1091 		/* Eb, Ib */
   1092 		.valid = true,
   1093 		.regmodrm = true,
   1094 		.regtorm = true,
   1095 		.szoverride = false,
   1096 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1097 		.group1 = true,
   1098 		.immediate = true,
   1099 		.emul = NULL /* group1 */
   1100 	},
   1101 	[0x81] = {
   1102 		/* Ev, Iz */
   1103 		.valid = true,
   1104 		.regmodrm = true,
   1105 		.regtorm = true,
   1106 		.szoverride = true,
   1107 		.defsize = -1,
   1108 		.group1 = true,
   1109 		.immediate = true,
   1110 		.flags = FLAG_immz,
   1111 		.emul = NULL /* group1 */
   1112 	},
   1113 	[0x83] = {
   1114 		/* Ev, Ib */
   1115 		.valid = true,
   1116 		.regmodrm = true,
   1117 		.regtorm = true,
   1118 		.szoverride = true,
   1119 		.defsize = -1,
   1120 		.group1 = true,
   1121 		.immediate = true,
   1122 		.flags = FLAG_imm8,
   1123 		.emul = NULL /* group1 */
   1124 	},
   1125 
   1126 	/*
   1127 	 * Group3
   1128 	 */
   1129 	[0xF6] = {
   1130 		/* Eb, Ib */
   1131 		.valid = true,
   1132 		.regmodrm = true,
   1133 		.regtorm = true,
   1134 		.szoverride = false,
   1135 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1136 		.group3 = true,
   1137 		.immediate = true,
   1138 		.emul = NULL /* group3 */
   1139 	},
   1140 	[0xF7] = {
   1141 		/* Ev, Iz */
   1142 		.valid = true,
   1143 		.regmodrm = true,
   1144 		.regtorm = true,
   1145 		.szoverride = true,
   1146 		.defsize = -1,
   1147 		.group3 = true,
   1148 		.immediate = true,
   1149 		.flags = FLAG_immz,
   1150 		.emul = NULL /* group3 */
   1151 	},
   1152 
   1153 	/*
   1154 	 * Group11
   1155 	 */
   1156 	[0xC6] = {
   1157 		/* Eb, Ib */
   1158 		.valid = true,
   1159 		.regmodrm = true,
   1160 		.regtorm = true,
   1161 		.szoverride = false,
   1162 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1163 		.group11 = true,
   1164 		.immediate = true,
   1165 		.emul = NULL /* group11 */
   1166 	},
   1167 	[0xC7] = {
   1168 		/* Ev, Iz */
   1169 		.valid = true,
   1170 		.regmodrm = true,
   1171 		.regtorm = true,
   1172 		.szoverride = true,
   1173 		.defsize = -1,
   1174 		.group11 = true,
   1175 		.immediate = true,
   1176 		.flags = FLAG_immz,
   1177 		.emul = NULL /* group11 */
   1178 	},
   1179 
   1180 	/*
   1181 	 * OR
   1182 	 */
   1183 	[0x08] = {
   1184 		/* Eb, Gb */
   1185 		.valid = true,
   1186 		.regmodrm = true,
   1187 		.regtorm = true,
   1188 		.szoverride = false,
   1189 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1190 		.emul = &x86_emul_or
   1191 	},
   1192 	[0x09] = {
   1193 		/* Ev, Gv */
   1194 		.valid = true,
   1195 		.regmodrm = true,
   1196 		.regtorm = true,
   1197 		.szoverride = true,
   1198 		.defsize = -1,
   1199 		.emul = &x86_emul_or
   1200 	},
   1201 	[0x0A] = {
   1202 		/* Gb, Eb */
   1203 		.valid = true,
   1204 		.regmodrm = true,
   1205 		.regtorm = false,
   1206 		.szoverride = false,
   1207 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1208 		.emul = &x86_emul_or
   1209 	},
   1210 	[0x0B] = {
   1211 		/* Gv, Ev */
   1212 		.valid = true,
   1213 		.regmodrm = true,
   1214 		.regtorm = false,
   1215 		.szoverride = true,
   1216 		.defsize = -1,
   1217 		.emul = &x86_emul_or
   1218 	},
   1219 
   1220 	/*
   1221 	 * AND
   1222 	 */
   1223 	[0x20] = {
   1224 		/* Eb, Gb */
   1225 		.valid = true,
   1226 		.regmodrm = true,
   1227 		.regtorm = true,
   1228 		.szoverride = false,
   1229 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1230 		.emul = &x86_emul_and
   1231 	},
   1232 	[0x21] = {
   1233 		/* Ev, Gv */
   1234 		.valid = true,
   1235 		.regmodrm = true,
   1236 		.regtorm = true,
   1237 		.szoverride = true,
   1238 		.defsize = -1,
   1239 		.emul = &x86_emul_and
   1240 	},
   1241 	[0x22] = {
   1242 		/* Gb, Eb */
   1243 		.valid = true,
   1244 		.regmodrm = true,
   1245 		.regtorm = false,
   1246 		.szoverride = false,
   1247 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1248 		.emul = &x86_emul_and
   1249 	},
   1250 	[0x23] = {
   1251 		/* Gv, Ev */
   1252 		.valid = true,
   1253 		.regmodrm = true,
   1254 		.regtorm = false,
   1255 		.szoverride = true,
   1256 		.defsize = -1,
   1257 		.emul = &x86_emul_and
   1258 	},
   1259 
   1260 	/*
   1261 	 * SUB
   1262 	 */
   1263 	[0x28] = {
   1264 		/* Eb, Gb */
   1265 		.valid = true,
   1266 		.regmodrm = true,
   1267 		.regtorm = true,
   1268 		.szoverride = false,
   1269 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1270 		.emul = &x86_emul_sub
   1271 	},
   1272 	[0x29] = {
   1273 		/* Ev, Gv */
   1274 		.valid = true,
   1275 		.regmodrm = true,
   1276 		.regtorm = true,
   1277 		.szoverride = true,
   1278 		.defsize = -1,
   1279 		.emul = &x86_emul_sub
   1280 	},
   1281 	[0x2A] = {
   1282 		/* Gb, Eb */
   1283 		.valid = true,
   1284 		.regmodrm = true,
   1285 		.regtorm = false,
   1286 		.szoverride = false,
   1287 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1288 		.emul = &x86_emul_sub
   1289 	},
   1290 	[0x2B] = {
   1291 		/* Gv, Ev */
   1292 		.valid = true,
   1293 		.regmodrm = true,
   1294 		.regtorm = false,
   1295 		.szoverride = true,
   1296 		.defsize = -1,
   1297 		.emul = &x86_emul_sub
   1298 	},
   1299 
   1300 	/*
   1301 	 * XOR
   1302 	 */
   1303 	[0x30] = {
   1304 		/* Eb, Gb */
   1305 		.valid = true,
   1306 		.regmodrm = true,
   1307 		.regtorm = true,
   1308 		.szoverride = false,
   1309 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1310 		.emul = &x86_emul_xor
   1311 	},
   1312 	[0x31] = {
   1313 		/* Ev, Gv */
   1314 		.valid = true,
   1315 		.regmodrm = true,
   1316 		.regtorm = true,
   1317 		.szoverride = true,
   1318 		.defsize = -1,
   1319 		.emul = &x86_emul_xor
   1320 	},
   1321 	[0x32] = {
   1322 		/* Gb, Eb */
   1323 		.valid = true,
   1324 		.regmodrm = true,
   1325 		.regtorm = false,
   1326 		.szoverride = false,
   1327 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1328 		.emul = &x86_emul_xor
   1329 	},
   1330 	[0x33] = {
   1331 		/* Gv, Ev */
   1332 		.valid = true,
   1333 		.regmodrm = true,
   1334 		.regtorm = false,
   1335 		.szoverride = true,
   1336 		.defsize = -1,
   1337 		.emul = &x86_emul_xor
   1338 	},
   1339 
   1340 	/*
   1341 	 * XCHG
   1342 	 */
   1343 	[0x86] = {
   1344 		/* Eb, Gb */
   1345 		.valid = true,
   1346 		.regmodrm = true,
   1347 		.regtorm = true,
   1348 		.szoverride = false,
   1349 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1350 		.emul = &x86_emul_xchg
   1351 	},
   1352 	[0x87] = {
   1353 		/* Ev, Gv */
   1354 		.valid = true,
   1355 		.regmodrm = true,
   1356 		.regtorm = true,
   1357 		.szoverride = true,
   1358 		.defsize = -1,
   1359 		.emul = &x86_emul_xchg
   1360 	},
   1361 
   1362 	/*
   1363 	 * MOV
   1364 	 */
   1365 	[0x88] = {
   1366 		/* Eb, Gb */
   1367 		.valid = true,
   1368 		.regmodrm = true,
   1369 		.regtorm = true,
   1370 		.szoverride = false,
   1371 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1372 		.emul = &x86_emul_mov
   1373 	},
   1374 	[0x89] = {
   1375 		/* Ev, Gv */
   1376 		.valid = true,
   1377 		.regmodrm = true,
   1378 		.regtorm = true,
   1379 		.szoverride = true,
   1380 		.defsize = -1,
   1381 		.emul = &x86_emul_mov
   1382 	},
   1383 	[0x8A] = {
   1384 		/* Gb, Eb */
   1385 		.valid = true,
   1386 		.regmodrm = true,
   1387 		.regtorm = false,
   1388 		.szoverride = false,
   1389 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1390 		.emul = &x86_emul_mov
   1391 	},
   1392 	[0x8B] = {
   1393 		/* Gv, Ev */
   1394 		.valid = true,
   1395 		.regmodrm = true,
   1396 		.regtorm = false,
   1397 		.szoverride = true,
   1398 		.defsize = -1,
   1399 		.emul = &x86_emul_mov
   1400 	},
   1401 	[0xA0] = {
   1402 		/* AL, Ob */
   1403 		.valid = true,
   1404 		.dmo = true,
   1405 		.todmo = false,
   1406 		.szoverride = false,
   1407 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1408 		.emul = &x86_emul_mov
   1409 	},
   1410 	[0xA1] = {
   1411 		/* rAX, Ov */
   1412 		.valid = true,
   1413 		.dmo = true,
   1414 		.todmo = false,
   1415 		.szoverride = true,
   1416 		.defsize = -1,
   1417 		.emul = &x86_emul_mov
   1418 	},
   1419 	[0xA2] = {
   1420 		/* Ob, AL */
   1421 		.valid = true,
   1422 		.dmo = true,
   1423 		.todmo = true,
   1424 		.szoverride = false,
   1425 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1426 		.emul = &x86_emul_mov
   1427 	},
   1428 	[0xA3] = {
   1429 		/* Ov, rAX */
   1430 		.valid = true,
   1431 		.dmo = true,
   1432 		.todmo = true,
   1433 		.szoverride = true,
   1434 		.defsize = -1,
   1435 		.emul = &x86_emul_mov
   1436 	},
   1437 
   1438 	/*
   1439 	 * MOVS
   1440 	 */
   1441 	[0xA4] = {
   1442 		/* Yb, Xb */
   1443 		.valid = true,
   1444 		.movs = true,
   1445 		.szoverride = false,
   1446 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1447 		.emul = &x86_emul_movs
   1448 	},
   1449 	[0xA5] = {
   1450 		/* Yv, Xv */
   1451 		.valid = true,
   1452 		.movs = true,
   1453 		.szoverride = true,
   1454 		.defsize = -1,
   1455 		.emul = &x86_emul_movs
   1456 	},
   1457 
   1458 	/*
   1459 	 * STOS
   1460 	 */
   1461 	[0xAA] = {
   1462 		/* Yb, AL */
   1463 		.valid = true,
   1464 		.stos = true,
   1465 		.szoverride = false,
   1466 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1467 		.emul = &x86_emul_stos
   1468 	},
   1469 	[0xAB] = {
   1470 		/* Yv, rAX */
   1471 		.valid = true,
   1472 		.stos = true,
   1473 		.szoverride = true,
   1474 		.defsize = -1,
   1475 		.emul = &x86_emul_stos
   1476 	},
   1477 
   1478 	/*
   1479 	 * LODS
   1480 	 */
   1481 	[0xAC] = {
   1482 		/* AL, Xb */
   1483 		.valid = true,
   1484 		.lods = true,
   1485 		.szoverride = false,
   1486 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1487 		.emul = &x86_emul_lods
   1488 	},
   1489 	[0xAD] = {
   1490 		/* rAX, Xv */
   1491 		.valid = true,
   1492 		.lods = true,
   1493 		.szoverride = true,
   1494 		.defsize = -1,
   1495 		.emul = &x86_emul_lods
   1496 	},
   1497 };
   1498 
   1499 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1500 	/*
   1501 	 * MOVZX
   1502 	 */
   1503 	[0xB6] = {
   1504 		/* Gv, Eb */
   1505 		.valid = true,
   1506 		.regmodrm = true,
   1507 		.regtorm = false,
   1508 		.szoverride = true,
   1509 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1510 		.flags = FLAG_ze,
   1511 		.emul = &x86_emul_mov
   1512 	},
   1513 	[0xB7] = {
   1514 		/* Gv, Ew */
   1515 		.valid = true,
   1516 		.regmodrm = true,
   1517 		.regtorm = false,
   1518 		.szoverride = true,
   1519 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1520 		.flags = FLAG_ze,
   1521 		.emul = &x86_emul_mov
   1522 	},
   1523 };
   1524 
   1525 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1526 
   1527 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1528 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] __cacheline_aligned = {
   1529 	[false] = {
   1530 		/* No REX prefix. */
   1531 		[0b00] = {
   1532 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1533 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1534 			[2] = { -1, 0 },
   1535 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1536 			[4] = { -1, 0 },
   1537 			[5] = { -1, 0 },
   1538 			[6] = { -1, 0 },
   1539 			[7] = { -1, 0 },
   1540 		},
   1541 		[0b01] = {
   1542 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1543 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1544 			[2] = { -1, 0 },
   1545 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1546 			[4] = { -1, 0 },
   1547 			[5] = { -1, 0 },
   1548 			[6] = { -1, 0 },
   1549 			[7] = { -1, 0 },
   1550 		},
   1551 		[0b10] = {
   1552 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1553 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1554 			[2] = { -1, 0 },
   1555 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1556 			[4] = { -1, 0 },
   1557 			[5] = { -1, 0 },
   1558 			[6] = { -1, 0 },
   1559 			[7] = { -1, 0 },
   1560 		},
   1561 		[0b11] = {
   1562 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1563 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1564 			[2] = { -1, 0 },
   1565 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1566 			[4] = { -1, 0 },
   1567 			[5] = { -1, 0 },
   1568 			[6] = { -1, 0 },
   1569 			[7] = { -1, 0 },
   1570 		}
   1571 	},
   1572 	[true] = {
   1573 		/* Has REX prefix. */
   1574 		[0b00] = {
   1575 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1576 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1577 			[2] = { -1, 0 },
   1578 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1579 			[4] = { -1, 0 },
   1580 			[5] = { -1, 0 },
   1581 			[6] = { -1, 0 },
   1582 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1583 		},
   1584 		[0b01] = {
   1585 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1586 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1587 			[2] = { -1, 0 },
   1588 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1589 			[4] = { -1, 0 },
   1590 			[5] = { -1, 0 },
   1591 			[6] = { -1, 0 },
   1592 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1593 		},
   1594 		[0b10] = {
   1595 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1596 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1597 			[2] = { -1, 0 },
   1598 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1599 			[4] = { -1, 0 },
   1600 			[5] = { -1, 0 },
   1601 			[6] = { -1, 0 },
   1602 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1603 		},
   1604 		[0b11] = {
   1605 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1606 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1607 			[2] = { -1, 0 },
   1608 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1609 			[4] = { -1, 0 },
   1610 			[5] = { -1, 0 },
   1611 			[6] = { -1, 0 },
   1612 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1613 		}
   1614 	}
   1615 };
   1616 
   1617 /* [depends][enc][size] */
   1618 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] __cacheline_aligned = {
   1619 	[false] = {
   1620 		/* Not extended. */
   1621 		[0b000] = {
   1622 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1623 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1624 			[2] = { -1, 0 },
   1625 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1626 			[4] = { -1, 0 },
   1627 			[5] = { -1, 0 },
   1628 			[6] = { -1, 0 },
   1629 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1630 		},
   1631 		[0b001] = {
   1632 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1633 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1634 			[2] = { -1, 0 },
   1635 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1636 			[4] = { -1, 0 },
   1637 			[5] = { -1, 0 },
   1638 			[6] = { -1, 0 },
   1639 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1640 		},
   1641 		[0b010] = {
   1642 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1643 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1644 			[2] = { -1, 0 },
   1645 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1646 			[4] = { -1, 0 },
   1647 			[5] = { -1, 0 },
   1648 			[6] = { -1, 0 },
   1649 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1650 		},
   1651 		[0b011] = {
   1652 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1653 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1654 			[2] = { -1, 0 },
   1655 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1656 			[4] = { -1, 0 },
   1657 			[5] = { -1, 0 },
   1658 			[6] = { -1, 0 },
   1659 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1660 		},
   1661 		[0b100] = {
   1662 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1663 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1664 			[2] = { -1, 0 },
   1665 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1666 			[4] = { -1, 0 },
   1667 			[5] = { -1, 0 },
   1668 			[6] = { -1, 0 },
   1669 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1670 		},
   1671 		[0b101] = {
   1672 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1673 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1674 			[2] = { -1, 0 },
   1675 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1676 			[4] = { -1, 0 },
   1677 			[5] = { -1, 0 },
   1678 			[6] = { -1, 0 },
   1679 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1680 		},
   1681 		[0b110] = {
   1682 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1683 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1684 			[2] = { -1, 0 },
   1685 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1686 			[4] = { -1, 0 },
   1687 			[5] = { -1, 0 },
   1688 			[6] = { -1, 0 },
   1689 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1690 		},
   1691 		[0b111] = {
   1692 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1693 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1694 			[2] = { -1, 0 },
   1695 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1696 			[4] = { -1, 0 },
   1697 			[5] = { -1, 0 },
   1698 			[6] = { -1, 0 },
   1699 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1700 		},
   1701 	},
   1702 	[true] = {
   1703 		/* Extended. */
   1704 		[0b000] = {
   1705 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1706 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1707 			[2] = { -1, 0 },
   1708 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1709 			[4] = { -1, 0 },
   1710 			[5] = { -1, 0 },
   1711 			[6] = { -1, 0 },
   1712 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1713 		},
   1714 		[0b001] = {
   1715 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1716 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1717 			[2] = { -1, 0 },
   1718 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1719 			[4] = { -1, 0 },
   1720 			[5] = { -1, 0 },
   1721 			[6] = { -1, 0 },
   1722 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1723 		},
   1724 		[0b010] = {
   1725 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1726 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1727 			[2] = { -1, 0 },
   1728 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1729 			[4] = { -1, 0 },
   1730 			[5] = { -1, 0 },
   1731 			[6] = { -1, 0 },
   1732 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1733 		},
   1734 		[0b011] = {
   1735 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1736 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1737 			[2] = { -1, 0 },
   1738 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1739 			[4] = { -1, 0 },
   1740 			[5] = { -1, 0 },
   1741 			[6] = { -1, 0 },
   1742 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1743 		},
   1744 		[0b100] = {
   1745 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1746 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1747 			[2] = { -1, 0 },
   1748 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1749 			[4] = { -1, 0 },
   1750 			[5] = { -1, 0 },
   1751 			[6] = { -1, 0 },
   1752 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1753 		},
   1754 		[0b101] = {
   1755 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1756 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1757 			[2] = { -1, 0 },
   1758 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1759 			[4] = { -1, 0 },
   1760 			[5] = { -1, 0 },
   1761 			[6] = { -1, 0 },
   1762 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1763 		},
   1764 		[0b110] = {
   1765 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1766 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1767 			[2] = { -1, 0 },
   1768 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1769 			[4] = { -1, 0 },
   1770 			[5] = { -1, 0 },
   1771 			[6] = { -1, 0 },
   1772 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1773 		},
   1774 		[0b111] = {
   1775 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1776 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1777 			[2] = { -1, 0 },
   1778 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1779 			[4] = { -1, 0 },
   1780 			[5] = { -1, 0 },
   1781 			[6] = { -1, 0 },
   1782 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1783 		},
   1784 	}
   1785 };
   1786 
   1787 /* [enc] */
   1788 static const int gpr_dual_reg1_rm[8] __cacheline_aligned = {
   1789 	[0b000] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+SI) */
   1790 	[0b001] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+DI) */
   1791 	[0b010] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+SI) */
   1792 	[0b011] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+DI) */
   1793 	[0b100] = NVMM_X64_GPR_RSI, /* SI */
   1794 	[0b101] = NVMM_X64_GPR_RDI, /* DI */
   1795 	[0b110] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP */
   1796 	[0b111] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX */
   1797 };
   1798 
   1799 static int
   1800 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1801 {
   1802 	fsm->fn = NULL;
   1803 	return -1;
   1804 }
   1805 
   1806 static int
   1807 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1808 {
   1809 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1810 		return -1;
   1811 	}
   1812 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1813 	return 0;
   1814 }
   1815 
   1816 static inline void
   1817 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1818     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1819 {
   1820 	fsm->buf += n;
   1821 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1822 		fsm->fn = node_overflow;
   1823 	} else {
   1824 		fsm->fn = fn;
   1825 	}
   1826 }
   1827 
   1828 static const struct x86_reg *
   1829 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1830 {
   1831 	enc &= 0b11;
   1832 	if (regsize == 8) {
   1833 		/* May be 64bit without REX */
   1834 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1835 	}
   1836 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1837 }
   1838 
   1839 /*
   1840  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1841  * destination registers.
   1842  */
   1843 static int
   1844 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1845 {
   1846 	size_t adrsize;
   1847 
   1848 	adrsize = instr->address_size;
   1849 
   1850 	/* DS:RSI */
   1851 	instr->src.type = STORE_REG;
   1852 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1853 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1854 
   1855 	/* ES:RDI, force ES */
   1856 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1857 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1858 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1859 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1860 
   1861 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1862 
   1863 	return 0;
   1864 }
   1865 
   1866 /*
   1867  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1868  * destination register.
   1869  */
   1870 static int
   1871 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1872 {
   1873 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1874 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1875 	size_t adrsize, regsize;
   1876 
   1877 	adrsize = instr->address_size;
   1878 	regsize = instr->operand_size;
   1879 
   1880 	if (opcode->stos) {
   1881 		streg = &instr->src;
   1882 		stlo = &instr->dst;
   1883 	} else {
   1884 		streg = &instr->dst;
   1885 		stlo = &instr->src;
   1886 	}
   1887 
   1888 	streg->type = STORE_REG;
   1889 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1890 
   1891 	stlo->type = STORE_REG;
   1892 	if (opcode->stos) {
   1893 		/* ES:RDI, force ES */
   1894 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1895 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1896 	} else {
   1897 		/* DS:RSI */
   1898 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1899 	}
   1900 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1901 
   1902 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1903 
   1904 	return 0;
   1905 }
   1906 
   1907 static int
   1908 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1909 {
   1910 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1911 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1912 	size_t adrsize, regsize;
   1913 
   1914 	adrsize = instr->address_size;
   1915 	regsize = instr->operand_size;
   1916 
   1917 	if (opcode->todmo) {
   1918 		streg = &instr->src;
   1919 		stdmo = &instr->dst;
   1920 	} else {
   1921 		streg = &instr->dst;
   1922 		stdmo = &instr->src;
   1923 	}
   1924 
   1925 	streg->type = STORE_REG;
   1926 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1927 
   1928 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1929 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1930 		return -1;
   1931 	}
   1932 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1933 
   1934 	return 0;
   1935 }
   1936 
   1937 static inline uint64_t
   1938 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1939 {
   1940 	if (size == 1) {
   1941 		if (val & __BIT(7))
   1942 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1943 	} else if (size == 2) {
   1944 		if (val & __BIT(15))
   1945 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1946 	} else if (size == 4) {
   1947 		if (val & __BIT(31))
   1948 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1949 	}
   1950 	return val;
   1951 }
   1952 
   1953 static int
   1954 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1955 {
   1956 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1957 	struct x86_store *store;
   1958 	uint8_t immsize;
   1959 	size_t sesize = 0;
   1960 
   1961 	/* The immediate is the source */
   1962 	store = &instr->src;
   1963 	immsize = instr->operand_size;
   1964 
   1965 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1966 		sesize = immsize;
   1967 		immsize = 1;
   1968 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1969 		sesize = immsize;
   1970 		immsize = 4;
   1971 	}
   1972 
   1973 	store->type = STORE_IMM;
   1974 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1975 		return -1;
   1976 	}
   1977 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1978 
   1979 	if (sesize != 0) {
   1980 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1981 	}
   1982 
   1983 	return 0;
   1984 }
   1985 
   1986 static int
   1987 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1988 {
   1989 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1990 	uint64_t data = 0;
   1991 	size_t n;
   1992 
   1993 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   1994 		n = 1;
   1995 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_2) {
   1996 		n = 2;
   1997 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   1998 		n = 4;
   1999 	} else {
   2000 		DISASSEMBLER_BUG();
   2001 	}
   2002 
   2003 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   2004 		return -1;
   2005 	}
   2006 
   2007 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2008 		data = sign_extend(data, n);
   2009 	}
   2010 
   2011 	instr->strm->disp.data = data;
   2012 
   2013 	if (opcode->immediate) {
   2014 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2015 	} else {
   2016 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2017 	}
   2018 
   2019 	return 0;
   2020 }
   2021 
   2022 /*
   2023  * Special node to handle 16bit addressing encoding, which can reference two
   2024  * registers at once.
   2025  */
   2026 static int
   2027 node_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2028 {
   2029 	int reg1, reg2;
   2030 
   2031 	reg1 = gpr_dual_reg1_rm[instr->regmodrm.rm];
   2032 
   2033 	if (instr->regmodrm.rm == 0b000 ||
   2034 	    instr->regmodrm.rm == 0b010) {
   2035 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RSI;
   2036 	} else if (instr->regmodrm.rm == 0b001 ||
   2037 	    instr->regmodrm.rm == 0b011) {
   2038 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RDI;
   2039 	} else {
   2040 		DISASSEMBLER_BUG();
   2041 	}
   2042 
   2043 	instr->strm->type = STORE_DUALREG;
   2044 	instr->strm->u.dualreg.reg1 = reg1;
   2045 	instr->strm->u.dualreg.reg2 = reg2;
   2046 
   2047 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2048 		DISASSEMBLER_BUG();
   2049 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_0) {
   2050 		/* Indirect register addressing mode */
   2051 		if (instr->opcode->immediate) {
   2052 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2053 		} else {
   2054 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2055 		}
   2056 	} else {
   2057 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2058 	}
   2059 
   2060 	return 0;
   2061 }
   2062 
   2063 static const struct x86_reg *
   2064 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2065 {
   2066 	uint8_t enc = index;
   2067 	const struct x86_reg *reg;
   2068 	size_t regsize;
   2069 
   2070 	regsize = instr->address_size;
   2071 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2072 
   2073 	if (reg->num == -1) {
   2074 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2075 	}
   2076 
   2077 	return reg;
   2078 }
   2079 
   2080 static const struct x86_reg *
   2081 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2082 {
   2083 	uint8_t enc = base;
   2084 	const struct x86_reg *reg;
   2085 	size_t regsize;
   2086 
   2087 	regsize = instr->address_size;
   2088 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2089 	if (reg->num == -1) {
   2090 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2091 	}
   2092 
   2093 	return reg;
   2094 }
   2095 
   2096 static int
   2097 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2098 {
   2099 	const struct x86_opcode *opcode;
   2100 	uint8_t scale, index, base;
   2101 	bool noindex, nobase;
   2102 	uint8_t byte;
   2103 
   2104 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2105 		return -1;
   2106 	}
   2107 
   2108 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2109 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2110 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2111 
   2112 	opcode = instr->opcode;
   2113 
   2114 	noindex = false;
   2115 	nobase = false;
   2116 
   2117 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2118 		/* Special case: the index is null */
   2119 		noindex = true;
   2120 	}
   2121 
   2122 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2123 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2124 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2125 		nobase = true;
   2126 	}
   2127 
   2128 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2129 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2130 	if (!noindex)
   2131 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2132 	if (!nobase)
   2133 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2134 
   2135 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2136 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 ||
   2137 	    instr->strm->disp.type == DISP_2 ||
   2138 	    instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2139 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2140 	} else if (opcode->immediate) {
   2141 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2142 	} else {
   2143 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2144 	}
   2145 
   2146 	return 0;
   2147 }
   2148 
   2149 static const struct x86_reg *
   2150 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2151 {
   2152 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2153 	const struct x86_reg *reg;
   2154 	size_t regsize;
   2155 
   2156 	regsize = instr->operand_size;
   2157 
   2158 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2159 	if (reg->num == -1) {
   2160 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2161 	}
   2162 
   2163 	return reg;
   2164 }
   2165 
   2166 static const struct x86_reg *
   2167 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2168 {
   2169 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2170 	const struct x86_reg *reg;
   2171 	size_t regsize;
   2172 
   2173 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2174 		regsize = instr->operand_size;
   2175 	} else {
   2176 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2177 		regsize = instr->address_size;
   2178 	}
   2179 
   2180 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2181 	if (reg->num == -1) {
   2182 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2183 	}
   2184 
   2185 	return reg;
   2186 }
   2187 
   2188 static inline bool
   2189 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2190 {
   2191 	return (instr->address_size != 2 && /* no SIB in 16bit addressing */
   2192 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2193 	    instr->regmodrm.rm == 0b100);
   2194 }
   2195 
   2196 static inline bool
   2197 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2198 {
   2199 	return (fsm->is64bit && /* RIP-relative only in 64bit mode */
   2200 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2201 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2202 }
   2203 
   2204 static inline bool
   2205 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2206 {
   2207 	return (!fsm->is64bit && /* no disp32-only in 64bit mode */
   2208 	    instr->address_size != 2 && /* no disp32-only in 16bit addressing */
   2209 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2210 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2211 }
   2212 
   2213 static inline bool
   2214 is_disp16_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2215 {
   2216 	return (instr->address_size == 2 && /* disp16-only only in 16bit addr */
   2217 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2218 	    instr->regmodrm.rm == 0b110);
   2219 }
   2220 
   2221 static inline bool
   2222 is_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2223 {
   2224 	return (instr->address_size == 2 &&
   2225 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2226 	    instr->regmodrm.rm <= 0b011);
   2227 }
   2228 
   2229 static enum x86_disp_type
   2230 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2231 {
   2232 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2233 	case 0b00:	/* indirect */
   2234 		return DISP_0;
   2235 	case 0b01:	/* indirect+1 */
   2236 		return DISP_1;
   2237 	case 0b10:	/* indirect+{2,4} */
   2238 		if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2239 			return DISP_2;
   2240 		}
   2241 		return DISP_4;
   2242 	case 0b11:	/* direct */
   2243 	default:	/* llvm */
   2244 		return DISP_NONE;
   2245 	}
   2246 }
   2247 
   2248 static int
   2249 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2250 {
   2251 	struct x86_store *strg, *strm;
   2252 	const struct x86_opcode *opcode;
   2253 	const struct x86_reg *reg;
   2254 	uint8_t byte;
   2255 
   2256 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2257 		return -1;
   2258 	}
   2259 
   2260 	opcode = instr->opcode;
   2261 
   2262 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2263 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2264 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2265 
   2266 	if (opcode->regtorm) {
   2267 		strg = &instr->src;
   2268 		strm = &instr->dst;
   2269 	} else { /* RM to REG */
   2270 		strm = &instr->src;
   2271 		strg = &instr->dst;
   2272 	}
   2273 
   2274 	/* Save for later use. */
   2275 	instr->strm = strm;
   2276 
   2277 	/*
   2278 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2279 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2280 	 */
   2281 	if (opcode->group1) {
   2282 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2283 			return -1;
   2284 		}
   2285 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2286 	} else if (opcode->group3) {
   2287 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2288 			return -1;
   2289 		}
   2290 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2291 	} else if (opcode->group11) {
   2292 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2293 			return -1;
   2294 		}
   2295 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2296 	}
   2297 
   2298 	if (!opcode->immediate) {
   2299 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2300 		if (reg == NULL) {
   2301 			return -1;
   2302 		}
   2303 		strg->type = STORE_REG;
   2304 		strg->u.reg = reg;
   2305 	}
   2306 
   2307 	/* The displacement applies to RM. */
   2308 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2309 
   2310 	if (has_sib(instr)) {
   2311 		/* Overwrites RM */
   2312 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2313 		return 0;
   2314 	}
   2315 
   2316 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2317 		/* Overwrites RM */
   2318 		strm->type = STORE_REG;
   2319 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2320 		strm->disp.type = DISP_4;
   2321 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2322 		return 0;
   2323 	}
   2324 
   2325 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2326 		/* Overwrites RM */
   2327 		strm->type = STORE_REG;
   2328 		strm->u.reg = NULL;
   2329 		strm->disp.type = DISP_4;
   2330 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2331 		return 0;
   2332 	}
   2333 
   2334 	if (__predict_false(is_disp16_only(fsm, instr))) {
   2335 		/* Overwrites RM */
   2336 		strm->type = STORE_REG;
   2337 		strm->u.reg = NULL;
   2338 		strm->disp.type = DISP_2;
   2339 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2340 		return 0;
   2341 	}
   2342 
   2343 	if (__predict_false(is_dual(fsm, instr))) {
   2344 		/* Overwrites RM */
   2345 		fsm_advance(fsm, 0, node_dual);
   2346 		return 0;
   2347 	}
   2348 
   2349 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2350 	if (reg == NULL) {
   2351 		return -1;
   2352 	}
   2353 	strm->type = STORE_REG;
   2354 	strm->u.reg = reg;
   2355 
   2356 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2357 		/* Direct register addressing mode */
   2358 		if (opcode->immediate) {
   2359 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2360 		} else {
   2361 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2362 		}
   2363 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2364 		/* Indirect register addressing mode */
   2365 		if (opcode->immediate) {
   2366 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2367 		} else {
   2368 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2369 		}
   2370 	} else {
   2371 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2372 	}
   2373 
   2374 	return 0;
   2375 }
   2376 
   2377 static size_t
   2378 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2379 {
   2380 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2381 	int opsize;
   2382 
   2383 	/* Get the opsize */
   2384 	if (!opcode->szoverride) {
   2385 		opsize = opcode->defsize;
   2386 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2387 		opsize = 8;
   2388 	} else {
   2389 		if (!fsm->is16bit) {
   2390 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2391 				opsize = 2;
   2392 			} else {
   2393 				opsize = 4;
   2394 			}
   2395 		} else { /* 16bit */
   2396 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2397 				opsize = 4;
   2398 			} else {
   2399 				opsize = 2;
   2400 			}
   2401 		}
   2402 	}
   2403 
   2404 	return opsize;
   2405 }
   2406 
   2407 static size_t
   2408 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2409 {
   2410 	if (fsm->is64bit) {
   2411 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2412 			return 4;
   2413 		}
   2414 		return 8;
   2415 	}
   2416 
   2417 	if (fsm->is32bit) {
   2418 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2419 			return 2;
   2420 		}
   2421 		return 4;
   2422 	}
   2423 
   2424 	/* 16bit. */
   2425 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2426 		return 4;
   2427 	}
   2428 	return 2;
   2429 }
   2430 
   2431 static int
   2432 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2433 {
   2434 	const struct x86_opcode *opcode;
   2435 	uint8_t byte;
   2436 
   2437 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2438 		return -1;
   2439 	}
   2440 
   2441 	opcode = &primary_opcode_table[byte];
   2442 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2443 		return -1;
   2444 	}
   2445 
   2446 	instr->opcode = opcode;
   2447 	instr->emul = opcode->emul;
   2448 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2449 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2450 
   2451 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2452 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2453 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2454 	}
   2455 
   2456 	if (opcode->regmodrm) {
   2457 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2458 	} else if (opcode->dmo) {
   2459 		/* Direct-Memory Offsets */
   2460 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2461 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2462 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2463 	} else if (opcode->movs) {
   2464 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2465 	} else {
   2466 		return -1;
   2467 	}
   2468 
   2469 	return 0;
   2470 }
   2471 
   2472 static int
   2473 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2474 {
   2475 	const struct x86_opcode *opcode;
   2476 	uint8_t byte;
   2477 
   2478 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2479 		return -1;
   2480 	}
   2481 
   2482 	opcode = &secondary_opcode_table[byte];
   2483 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2484 		return -1;
   2485 	}
   2486 
   2487 	instr->opcode = opcode;
   2488 	instr->emul = opcode->emul;
   2489 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2490 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2491 
   2492 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2493 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2494 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2495 	}
   2496 
   2497 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2498 		/*
   2499 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2500 		 * we move fewer bytes.
   2501 		 */
   2502 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2503 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2504 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2505 	}
   2506 
   2507 	if (opcode->regmodrm) {
   2508 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2509 	} else {
   2510 		return -1;
   2511 	}
   2512 
   2513 	return 0;
   2514 }
   2515 
   2516 static int
   2517 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2518 {
   2519 	uint8_t byte;
   2520 
   2521 #define ESCAPE	0x0F
   2522 #define VEX_1	0xC5
   2523 #define VEX_2	0xC4
   2524 #define XOP	0x8F
   2525 
   2526 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2527 		return -1;
   2528 	}
   2529 
   2530 	/*
   2531 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2532 	 * after being introduced.
   2533 	 */
   2534 	if (byte == ESCAPE) {
   2535 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2536 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2537 		if (byte == VEX_1) {
   2538 			return -1;
   2539 		} else if (byte == VEX_2) {
   2540 			return -1;
   2541 		} else {
   2542 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2543 		}
   2544 	} else {
   2545 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2546 	}
   2547 
   2548 	return 0;
   2549 }
   2550 
   2551 static int
   2552 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2553 {
   2554 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2555 	uint8_t byte;
   2556 	size_t n = 0;
   2557 
   2558 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2559 		return -1;
   2560 	}
   2561 
   2562 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2563 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2564 			return -1;
   2565 		}
   2566 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2567 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2568 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2569 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2570 		rexpref->present = true;
   2571 		n = 1;
   2572 	}
   2573 
   2574 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2575 	return 0;
   2576 }
   2577 
   2578 static int
   2579 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2580 {
   2581 	uint8_t byte;
   2582 
   2583 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2584 		return -1;
   2585 	}
   2586 
   2587 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2588 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2589 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2590 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2591 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2592 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2593 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2594 		instr->legpref.rep = 1;
   2595 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2596 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2597 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2598 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2599 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2600 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2601 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2602 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2603 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2604 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2605 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2606 		instr->legpref.repn = 1;
   2607 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2608 		/* ignore */
   2609 	} else {
   2610 		/* not a legacy prefix */
   2611 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2612 		return 0;
   2613 	}
   2614 
   2615 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2616 	return 0;
   2617 }
   2618 
   2619 static int
   2620 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2621     struct nvmm_x64_state *state)
   2622 {
   2623 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2624 	int ret;
   2625 
   2626 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2627 	instr->legpref.seg = -1;
   2628 	instr->src.hardseg = -1;
   2629 	instr->dst.hardseg = -1;
   2630 
   2631 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2632 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2633 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2634 
   2635 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2636 	fsm.buf = inst_bytes;
   2637 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2638 
   2639 	while (fsm.fn != NULL) {
   2640 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2641 		if (ret == -1)
   2642 			return -1;
   2643 	}
   2644 
   2645 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2646 
   2647 	return 0;
   2648 }
   2649 
   2650 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2651 
   2652 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2653 static uint##sz##_t							\
   2654 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2655 {									\
   2656 	uint##sz##_t res;						\
   2657 	__asm __volatile (						\
   2658 		#instr"	%2, %3;"					\
   2659 		"mov	%3, %1;"					\
   2660 		"pushfq;"						\
   2661 		"popq	%0"						\
   2662 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2663 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2664 	return res;							\
   2665 }
   2666 
   2667 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2668 static uint64_t								\
   2669 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2670 {									\
   2671 	switch (opsize) {						\
   2672 	case 1:								\
   2673 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2674 	case 2:								\
   2675 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2676 	case 4:								\
   2677 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2678 	default:							\
   2679 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2680 	}								\
   2681 }
   2682 
   2683 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2684 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2685 EXEC_INSTR(8, sub)
   2686 EXEC_INSTR(16, sub)
   2687 EXEC_INSTR(32, sub)
   2688 EXEC_INSTR(64, sub)
   2689 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2690 
   2691 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2692 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2693 EXEC_INSTR(8, or)
   2694 EXEC_INSTR(16, or)
   2695 EXEC_INSTR(32, or)
   2696 EXEC_INSTR(64, or)
   2697 EXEC_DISPATCHER(or)
   2698 
   2699 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2700 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2701 EXEC_INSTR(8, and)
   2702 EXEC_INSTR(16, and)
   2703 EXEC_INSTR(32, and)
   2704 EXEC_INSTR(64, and)
   2705 EXEC_DISPATCHER(and)
   2706 
   2707 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2708 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2709 EXEC_INSTR(8, xor)
   2710 EXEC_INSTR(16, xor)
   2711 EXEC_INSTR(32, xor)
   2712 EXEC_INSTR(64, xor)
   2713 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2714 
   2715 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2716 
   2717 /*
   2718  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2719  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write to determine who
   2720  * is op1 and who is op2.
   2721  */
   2722 
   2723 static void
   2724 x86_func_or(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2725 {
   2726 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2727 	const bool write = mem->write;
   2728 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2729 
   2730 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2731 	op2 = 0;
   2732 
   2733 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2734 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2735 	mem->write = false;
   2736 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2737 
   2738 	/* Perform the OR. */
   2739 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2740 
   2741 	if (write) {
   2742 		/* Write back the result. */
   2743 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2744 		mem->write = true;
   2745 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2746 	} else {
   2747 		/* Return data to the caller. */
   2748 		*retval = ret;
   2749 	}
   2750 
   2751 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2752 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2753 }
   2754 
   2755 static void
   2756 x86_func_and(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2757 {
   2758 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2759 	const bool write = mem->write;
   2760 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2761 
   2762 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2763 	op2 = 0;
   2764 
   2765 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2766 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2767 	mem->write = false;
   2768 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2769 
   2770 	/* Perform the AND. */
   2771 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2772 
   2773 	if (write) {
   2774 		/* Write back the result. */
   2775 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2776 		mem->write = true;
   2777 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2778 	} else {
   2779 		/* Return data to the caller. */
   2780 		*retval = ret;
   2781 	}
   2782 
   2783 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2784 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2785 }
   2786 
   2787 static void
   2788 x86_func_xchg(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2789 {
   2790 	uint64_t *op1, op2;
   2791 
   2792 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2793 	op2 = 0;
   2794 
   2795 	/* Fetch op2. */
   2796 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2797 	mem->write = false;
   2798 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2799 
   2800 	/* Write op1 in op2. */
   2801 	mem->data = (uint8_t *)op1;
   2802 	mem->write = true;
   2803 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2804 
   2805 	/* Write op2 in op1. */
   2806 	*op1 = op2;
   2807 }
   2808 
   2809 static void
   2810 x86_func_sub(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2811 {
   2812 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2813 	const bool write = mem->write;
   2814 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2815 	uint64_t tmp;
   2816 	bool memop1;
   2817 
   2818 	memop1 = !mem->write;
   2819 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2820 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2821 
   2822 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2823 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2824 	mem->write = false;
   2825 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2826 
   2827 	/* Perform the SUB. */
   2828 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2829 
   2830 	if (write) {
   2831 		/* Write back the result. */
   2832 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2833 		mem->write = true;
   2834 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2835 	} else {
   2836 		/* Return data to the caller. */
   2837 		*retval = ret;
   2838 	}
   2839 
   2840 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2841 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2842 }
   2843 
   2844 static void
   2845 x86_func_xor(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2846 {
   2847 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2848 	const bool write = mem->write;
   2849 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2850 
   2851 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2852 	op2 = 0;
   2853 
   2854 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2855 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2856 	mem->write = false;
   2857 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2858 
   2859 	/* Perform the XOR. */
   2860 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2861 
   2862 	if (write) {
   2863 		/* Write back the result. */
   2864 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2865 		mem->write = true;
   2866 		(*mach->cbs.mem)(mem);
   2867 	} else {
   2868 		/* Return data to the caller. */
   2869 		*retval = ret;
   2870 	}
   2871 
   2872 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2873 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2874 }
   2875 
   2876 static void
   2877 x86_func_cmp(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2878 {
   2879 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2880 	uint64_t tmp;
   2881 	bool memop1;
   2882 
   2883 	memop1 = !mem->write;
   2884 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2885 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2886 
   2887 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2888 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2889 	mem->write = false;
   2890 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2891 
   2892 	/* Perform the CMP. */
   2893 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2894 
   2895 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2896 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2897 }
   2898 
   2899 static void
   2900 x86_func_test(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2901 {
   2902 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2903 	uint64_t tmp;
   2904 	bool memop1;
   2905 
   2906 	memop1 = !mem->write;
   2907 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2908 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2909 
   2910 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2911 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2912 	mem->write = false;
   2913 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2914 
   2915 	/* Perform the TEST. */
   2916 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2917 
   2918 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2919 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2920 }
   2921 
   2922 static void
   2923 x86_func_mov(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2924 {
   2925 	/*
   2926 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2927 	 */
   2928 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2929 }
   2930 
   2931 static void
   2932 x86_func_stos(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2933 {
   2934 	/*
   2935 	 * Just move, and update RDI.
   2936 	 */
   2937 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2938 
   2939 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2940 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2941 	} else {
   2942 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2943 	}
   2944 }
   2945 
   2946 static void
   2947 x86_func_lods(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2948 {
   2949 	/*
   2950 	 * Just move, and update RSI.
   2951 	 */
   2952 	(*mach->cbs.mem)(mem);
   2953 
   2954 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2955 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2956 	} else {
   2957 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2958 	}
   2959 }
   2960 
   2961 static void
   2962 x86_func_movs(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2963 {
   2964 	/*
   2965 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2966 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2967 	 */
   2968 
   2969 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2970 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2971 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2972 	} else {
   2973 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2974 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2975 	}
   2976 }
   2977 
   2978 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2979 
   2980 static inline uint64_t
   2981 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2982 {
   2983 	uint64_t val;
   2984 
   2985 	val = state->gprs[gpr];
   2986 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2987 
   2988 	return val;
   2989 }
   2990 
   2991 static int
   2992 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   2993     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   2994 {
   2995 	struct x86_sib *sib;
   2996 	gvaddr_t gva = 0;
   2997 	uint64_t reg;
   2998 	int ret, seg;
   2999 
   3000 	if (store->type == STORE_SIB) {
   3001 		sib = &store->u.sib;
   3002 		if (sib->bas != NULL)
   3003 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   3004 		if (sib->idx != NULL) {
   3005 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   3006 			gva += sib->scale * reg;
   3007 		}
   3008 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   3009 		if (store->u.reg == NULL) {
   3010 			/* The base is null. Happens with disp32-only and
   3011 			 * disp16-only. */
   3012 		} else {
   3013 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   3014 		}
   3015 	} else if (store->type == STORE_DUALREG) {
   3016 		gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg1) +
   3017 		    gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg2);
   3018 	} else {
   3019 		gva = store->u.dmo;
   3020 	}
   3021 
   3022 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   3023 		gva += store->disp.data;
   3024 	}
   3025 
   3026 	if (store->hardseg != -1) {
   3027 		seg = store->hardseg;
   3028 	} else {
   3029 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   3030 			seg = instr->legpref.seg;
   3031 		} else {
   3032 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3033 		}
   3034 	}
   3035 
   3036 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   3037 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   3038 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3039 		}
   3040 	} else {
   3041 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   3042 		if (ret == -1)
   3043 			return -1;
   3044 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3045 	}
   3046 
   3047 	*gvap = gva;
   3048 	return 0;
   3049 }
   3050 
   3051 static int
   3052 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state)
   3053 {
   3054 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   3055 	size_t i, fetchsize;
   3056 	gvaddr_t gva;
   3057 	int ret, seg;
   3058 
   3059 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   3060 
   3061 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3062 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3063 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3064 		    fetchsize);
   3065 		if (ret == -1)
   3066 			return -1;
   3067 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3068 	}
   3069 
   3070 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, inst_bytes, fetchsize);
   3071 	if (ret == -1)
   3072 		return -1;
   3073 
   3074 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3075 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   3076 		byte = inst_bytes[i];
   3077 
   3078 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   3079 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3080 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   3081 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   3082 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   3083 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   3084 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   3085 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   3086 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   3087 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   3088 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   3089 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   3090 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   3091 			/* nothing */
   3092 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3093 			/* nothing */
   3094 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3095 			/* nothing */
   3096 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3097 			/* nothing */
   3098 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3099 			/* nothing */
   3100 		} else {
   3101 			return seg;
   3102 		}
   3103 	}
   3104 
   3105 	return seg;
   3106 }
   3107 
   3108 static int
   3109 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3110     struct nvmm_vcpu_exit *exit)
   3111 {
   3112 	size_t fetchsize;
   3113 	gvaddr_t gva;
   3114 	int ret;
   3115 
   3116 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3117 
   3118 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3119 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3120 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3121 		    fetchsize);
   3122 		if (ret == -1)
   3123 			return -1;
   3124 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3125 	}
   3126 
   3127 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3128 	    fetchsize);
   3129 	if (ret == -1)
   3130 		return -1;
   3131 
   3132 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3133 
   3134 	return 0;
   3135 }
   3136 
   3137 static int
   3138 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3139     struct x86_instr *instr)
   3140 {
   3141 	struct nvmm_mem mem;
   3142 	uint8_t data[8];
   3143 	gvaddr_t gva;
   3144 	size_t size;
   3145 	int ret;
   3146 
   3147 	size = instr->operand_size;
   3148 
   3149 	/* Source. */
   3150 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3151 	if (ret == -1)
   3152 		return -1;
   3153 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3154 	if (ret == -1)
   3155 		return -1;
   3156 
   3157 	/* Destination. */
   3158 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3159 	if (ret == -1)
   3160 		return -1;
   3161 	ret = write_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   3162 	if (ret == -1)
   3163 		return -1;
   3164 
   3165 	mem.size = size;
   3166 	(*instr->emul->func)(mach, &mem, state->gprs);
   3167 
   3168 	return 0;
   3169 }
   3170 
   3171 static int
   3172 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   3173     struct x86_instr *instr, struct nvmm_vcpu_exit *exit)
   3174 {
   3175 	struct nvmm_mem mem;
   3176 	uint8_t membuf[8];
   3177 	uint64_t val;
   3178 
   3179 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3180 
   3181 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3182 	mem.size = instr->operand_size;
   3183 	mem.data = membuf;
   3184 
   3185 	/* Determine the direction. */
   3186 	switch (instr->src.type) {
   3187 	case STORE_REG:
   3188 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3189 			/* Indirect access. */
   3190 			mem.write = false;
   3191 		} else {
   3192 			/* Direct access. */
   3193 			mem.write = true;
   3194 		}
   3195 		break;
   3196 	case STORE_DUALREG:
   3197 		if (instr->src.disp.type == DISP_NONE) {
   3198 			DISASSEMBLER_BUG();
   3199 		}
   3200 		mem.write = false;
   3201 		break;
   3202 	case STORE_IMM:
   3203 		mem.write = true;
   3204 		break;
   3205 	case STORE_SIB:
   3206 		mem.write = false;
   3207 		break;
   3208 	case STORE_DMO:
   3209 		mem.write = false;
   3210 		break;
   3211 	default:
   3212 		DISASSEMBLER_BUG();
   3213 	}
   3214 
   3215 	if (mem.write) {
   3216 		switch (instr->src.type) {
   3217 		case STORE_REG:
   3218 			/* The instruction was "reg -> mem". Fetch the register
   3219 			 * in membuf. */
   3220 			if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3221 				DISASSEMBLER_BUG();
   3222 			}
   3223 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3224 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3225 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3226 			break;
   3227 		case STORE_IMM:
   3228 			/* The instruction was "imm -> mem". Fetch the immediate
   3229 			 * in membuf. */
   3230 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3231 			break;
   3232 		default:
   3233 			DISASSEMBLER_BUG();
   3234 		}
   3235 	} else if (instr->emul->readreg) {
   3236 		/* The instruction was "mem -> reg", but the value of the
   3237 		 * register matters for the emul func. Fetch it in membuf. */
   3238 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3239 			DISASSEMBLER_BUG();
   3240 		}
   3241 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3242 			DISASSEMBLER_BUG();
   3243 		}
   3244 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3245 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3246 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3247 	}
   3248 
   3249 	(*instr->emul->func)(mach, &mem, state->gprs);
   3250 
   3251 	if (instr->emul->notouch) {
   3252 		/* We're done. */
   3253 		return 0;
   3254 	}
   3255 
   3256 	if (!mem.write) {
   3257 		/* The instruction was "mem -> reg". The emul func has filled
   3258 		 * membuf with the memory content. Install membuf in the
   3259 		 * register. */
   3260 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3261 			DISASSEMBLER_BUG();
   3262 		}
   3263 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3264 			DISASSEMBLER_BUG();
   3265 		}
   3266 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3267 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3268 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3269 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3270 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3271 	} else if (instr->emul->backprop) {
   3272 		/* The instruction was "reg -> mem", but the memory must be
   3273 		 * back-propagated to the register. Install membuf in the
   3274 		 * register. */
   3275 		if (__predict_false(instr->src.type != STORE_REG)) {
   3276 			DISASSEMBLER_BUG();
   3277 		}
   3278 		if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3279 			DISASSEMBLER_BUG();
   3280 		}
   3281 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3282 		val = __SHIFTIN(val, instr->src.u.reg->mask);
   3283 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->src.u.reg->mask;
   3284 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] |= val;
   3285 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3286 	}
   3287 
   3288 	return 0;
   3289 }
   3290 
   3291 int
   3292 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3293 {
   3294 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3295 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3296 	struct x86_instr instr;
   3297 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3298 	int ret;
   3299 
   3300 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_MEMORY)) {
   3301 		errno = EINVAL;
   3302 		return -1;
   3303 	}
   3304 
   3305 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
   3306 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3307 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3308 	if (ret == -1)
   3309 		return -1;
   3310 
   3311 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3312 		/*
   3313 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3314 		 * it ourselves.
   3315 		 */
   3316 		ret = fetch_instruction(mach, state, exit);
   3317 		if (ret == -1)
   3318 			return -1;
   3319 	}
   3320 
   3321 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3322 	    &instr, state);
   3323 	if (ret == -1) {
   3324 		errno = ENODEV;
   3325 		return -1;
   3326 	}
   3327 
   3328 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3329 		cnt = rep_get_cnt(state, instr.address_size);
   3330 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3331 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3332 			goto out;
   3333 		}
   3334 	}
   3335 
   3336 	if (instr.opcode->movs) {
   3337 		ret = assist_mem_double(mach, state, &instr);
   3338 	} else {
   3339 		ret = assist_mem_single(mach, state, &instr, exit);
   3340 	}
   3341 	if (ret == -1) {
   3342 		errno = ENODEV;
   3343 		return -1;
   3344 	}
   3345 
   3346 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3347 		cnt -= 1;
   3348 		rep_set_cnt(state, instr.address_size, cnt);
   3349 		if (cnt == 0) {
   3350 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3351 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3352 			if (state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3353 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3354 			}
   3355 		}
   3356 	} else {
   3357 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3358 	}
   3359 
   3360 out:
   3361 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3362 	if (ret == -1)
   3363 		return -1;
   3364 
   3365 	return 0;
   3366 }
   3367