Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.40
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.40 2020/09/05 07:22:25 maxv Exp $	*/
      2 
      3 /*
      4  * Copyright (c) 2018-2020 Maxime Villard, m00nbsd.net
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * This code is part of the NVMM hypervisor.
      8  *
      9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
     10  * modification, are permitted provided that the following conditions
     11  * are met:
     12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     17  *
     18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
     19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
     20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
     21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
     22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
     23  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
     24  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
     25  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
     26  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     28  * SUCH DAMAGE.
     29  */
     30 
     31 #include <sys/cdefs.h>
     32 
     33 #include <stdio.h>
     34 #include <stdlib.h>
     35 #include <string.h>
     36 #include <unistd.h>
     37 #include <fcntl.h>
     38 #include <errno.h>
     39 #include <sys/ioctl.h>
     40 #include <sys/mman.h>
     41 #include <machine/vmparam.h>
     42 #include <machine/pte.h>
     43 #include <machine/psl.h>
     44 
     45 #define MIN(X, Y) (((X) < (Y)) ? (X) : (Y))
     46 #define __cacheline_aligned __attribute__((__aligned__(64)))
     47 
     48 #include <x86/specialreg.h>
     49 
     50 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     51 
     52 /*
     53  * Undocumented debugging function. Helpful.
     54  */
     55 int
     56 nvmm_vcpu_dump(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
     57 {
     58 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
     59 	uint16_t *attr;
     60 	size_t i;
     61 	int ret;
     62 
     63 	const char *segnames[] = {
     64 		"ES", "CS", "SS", "DS", "FS", "GS", "GDT", "IDT", "LDT", "TR"
     65 	};
     66 
     67 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_ALL);
     68 	if (ret == -1)
     69 		return -1;
     70 
     71 	printf("+ VCPU id=%d\n", (int)vcpu->cpuid);
     72 	printf("| -> RAX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     73 	printf("| -> RCX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     74 	printf("| -> RDX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDX]);
     75 	printf("| -> RBX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     76 	printf("| -> RSP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     77 	printf("| -> RBP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBP]);
     78 	printf("| -> RSI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSI]);
     79 	printf("| -> RDI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDI]);
     80 	printf("| -> RIP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     81 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     82 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     83 		attr = (uint16_t *)&state->segs[i].attrib;
     84 		printf("| -> %s: sel=0x%x base=%"PRIx64", limit=%x, "
     85 		    "attrib=%x [type=%d,l=%d,def=%d]\n",
     86 		    segnames[i],
     87 		    state->segs[i].selector,
     88 		    state->segs[i].base,
     89 		    state->segs[i].limit,
     90 		    *attr,
     91 		    state->segs[i].attrib.type,
     92 		    state->segs[i].attrib.l,
     93 		    state->segs[i].attrib.def);
     94 	}
     95 	printf("| -> MSR_EFER=%"PRIx64"\n", state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     96 	printf("| -> CR0=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     97 	printf("| -> CR3=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     98 	printf("| -> CR4=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
     99 	printf("| -> CR8=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
    100 
    101 	return 0;
    102 }
    103 
    104 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    105 
    106 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    107 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    108 
    109 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    110 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    111 
    112 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    113 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    114 
    115 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    116 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    117 
    118 #define CR3_FRAME_32BIT	__BITS(31, 12)
    119 
    120 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    121 
    122 static int
    123 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    124     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    125 {
    126 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    127 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    128 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    129 	nvmm_prot_t pageprot;
    130 
    131 	/* We begin with an RWXU access. */
    132 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    133 
    134 	/* Parse L2. */
    135 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    136 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    137 		return -1;
    138 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    139 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    140 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    141 		return -1;
    142 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    143 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    144 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    145 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    146 	if ((pte & PTE_PS) && !has_pse)
    147 		return -1;
    148 	if (pte & PTE_PS) {
    149 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    150 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    151 		return 0;
    152 	}
    153 
    154 	/* Parse L1. */
    155 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    156 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    157 		return -1;
    158 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    159 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    160 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    161 		return -1;
    162 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    163 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    164 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    165 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    166 	if (pte & PTE_PS)
    167 		return -1;
    168 
    169 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    170 	return 0;
    171 }
    172 
    173 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    174 
    175 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    176 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    177 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    178 
    179 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    180 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    181 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    182 
    183 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    184 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    185 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    186 
    187 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    188 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    189 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    190 
    191 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    192 
    193 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    194 
    195 static int
    196 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    197     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    198 {
    199 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    200 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    201 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    202 	nvmm_prot_t pageprot;
    203 
    204 	/* We begin with an RWXU access. */
    205 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    206 
    207 	/* Parse L3. */
    208 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    209 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    210 		return -1;
    211 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    212 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    213 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    214 		return -1;
    215 	if (pte & PTE_NX)
    216 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    217 	if (pte & PTE_PS)
    218 		return -1;
    219 
    220 	/* Parse L2. */
    221 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    222 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    223 		return -1;
    224 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    225 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    226 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    227 		return -1;
    228 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    229 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    230 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    231 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    232 	if (pte & PTE_NX)
    233 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    234 	if (pte & PTE_PS) {
    235 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    236 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    237 		return 0;
    238 	}
    239 
    240 	/* Parse L1. */
    241 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    242 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    243 		return -1;
    244 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    245 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    246 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    247 		return -1;
    248 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    249 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    250 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    251 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    252 	if (pte & PTE_NX)
    253 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    254 	if (pte & PTE_PS)
    255 		return -1;
    256 
    257 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    258 	return 0;
    259 }
    260 
    261 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    262 
    263 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    264 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    265 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    266 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    267 
    268 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    269 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    270 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    271 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    272 
    273 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    274 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    275 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    276 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    277 
    278 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    279 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    280 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    281 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    282 
    283 #define CR3_FRAME_64BIT	__BITS(51, 12)
    284 
    285 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    286 
    287 static inline bool
    288 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    289 {
    290 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    291 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    292 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    293 }
    294 
    295 static int
    296 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    297     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    298 {
    299 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    300 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    301 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    302 	nvmm_prot_t pageprot;
    303 
    304 	/* We begin with an RWXU access. */
    305 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    306 
    307 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    308 		return -1;
    309 
    310 	/* Parse L4. */
    311 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    312 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva, &pageprot) == -1)
    313 		return -1;
    314 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    315 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    316 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    317 		return -1;
    318 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    319 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    320 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    321 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    322 	if (pte & PTE_NX)
    323 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    324 	if (pte & PTE_PS)
    325 		return -1;
    326 
    327 	/* Parse L3. */
    328 	L3gpa = (pte & PTE_FRAME);
    329 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    330 		return -1;
    331 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    332 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    333 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    334 		return -1;
    335 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    336 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    337 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    338 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    339 	if (pte & PTE_NX)
    340 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    341 	if (pte & PTE_PS) {
    342 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    343 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    344 		return 0;
    345 	}
    346 
    347 	/* Parse L2. */
    348 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    349 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    350 		return -1;
    351 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    352 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    353 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    354 		return -1;
    355 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    356 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    357 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    358 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    359 	if (pte & PTE_NX)
    360 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    361 	if (pte & PTE_PS) {
    362 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    363 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    364 		return 0;
    365 	}
    366 
    367 	/* Parse L1. */
    368 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    369 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    370 		return -1;
    371 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    372 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    373 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    374 		return -1;
    375 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    376 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    377 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    378 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    379 	if (pte & PTE_NX)
    380 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    381 	if (pte & PTE_PS)
    382 		return -1;
    383 
    384 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    385 	return 0;
    386 }
    387 
    388 static inline int
    389 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    390     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    391 {
    392 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    393 	uint64_t cr3;
    394 	size_t off;
    395 	int ret;
    396 
    397 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    398 		/* No paging. */
    399 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    400 		*gpa = gva;
    401 		return 0;
    402 	}
    403 
    404 	off = (gva & PAGE_MASK);
    405 	gva &= ~PAGE_MASK;
    406 
    407 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    408 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    409 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    410 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    411 
    412 	if (is_pae && is_lng) {
    413 		/* 64bit */
    414 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    415 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    416 		/* 32bit PAE */
    417 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    418 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    419 		/* 32bit */
    420 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    421 	} else {
    422 		ret = -1;
    423 	}
    424 
    425 	if (ret == -1) {
    426 		errno = EFAULT;
    427 	}
    428 
    429 	*gpa = *gpa + off;
    430 
    431 	return ret;
    432 }
    433 
    434 int
    435 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    436     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    437 {
    438 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    439 	int ret;
    440 
    441 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    442 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    443 	if (ret == -1)
    444 		return -1;
    445 
    446 	return x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, gpa, prot);
    447 }
    448 
    449 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    450 
    451 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
    452 	do {			\
    453 		errno = EINVAL;	\
    454 		return -1;	\
    455 	} while (0);
    456 
    457 static inline bool
    458 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    459 {
    460 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    461 }
    462 
    463 static inline bool
    464 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    465 {
    466 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l != 0);
    467 }
    468 
    469 static inline bool
    470 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    471 {
    472 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    473 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 1);
    474 }
    475 
    476 static inline bool
    477 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    478 {
    479 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    480 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 0);
    481 }
    482 
    483 static int
    484 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    485 {
    486 	uint64_t limit;
    487 
    488 	/*
    489 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    490 	 * tiring.
    491 	 */
    492 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    493 		goto error;
    494 	}
    495 
    496 	limit = (uint64_t)seg->limit + 1;
    497 	if (__predict_true(seg->attrib.g)) {
    498 		limit *= PAGE_SIZE;
    499 	}
    500 
    501 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    502 		goto error;
    503 	}
    504 
    505 	return 0;
    506 
    507 error:
    508 	errno = EFAULT;
    509 	return -1;
    510 }
    511 
    512 static inline void
    513 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    514 {
    515 	*gva += seg->base;
    516 }
    517 
    518 static inline uint64_t
    519 size_to_mask(size_t size)
    520 {
    521 	switch (size) {
    522 	case 1:
    523 		return 0x00000000000000FF;
    524 	case 2:
    525 		return 0x000000000000FFFF;
    526 	case 4:
    527 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    528 	case 8:
    529 	default:
    530 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    531 	}
    532 }
    533 
    534 static uint64_t
    535 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    536 {
    537 	uint64_t mask, cnt;
    538 
    539 	mask = size_to_mask(adsize);
    540 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    541 
    542 	return cnt;
    543 }
    544 
    545 static void
    546 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    547 {
    548 	uint64_t mask;
    549 
    550 	/* XXX: should we zero-extend? */
    551 	mask = size_to_mask(adsize);
    552 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    553 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    554 }
    555 
    556 static int
    557 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    558     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    559 {
    560 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    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.mach = mach;
    589 		mem.vcpu = vcpu;
    590 		mem.data = data;
    591 		mem.gpa = gpa;
    592 		mem.write = false;
    593 		mem.size = size;
    594 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    595 	} else {
    596 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    597 			errno = EFAULT;
    598 			return -1;
    599 		}
    600 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    601 	}
    602 
    603 	if (remain > 0) {
    604 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    605 		    data + size, remain);
    606 	} else {
    607 		ret = 0;
    608 	}
    609 
    610 	return ret;
    611 }
    612 
    613 static int
    614 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    615     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    616 {
    617 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    618 	struct nvmm_mem mem;
    619 	nvmm_prot_t prot;
    620 	gpaddr_t gpa;
    621 	uintptr_t hva;
    622 	bool is_mmio;
    623 	int ret, remain;
    624 
    625 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    626 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    627 		return -1;
    628 	}
    629 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    630 		errno = EFAULT;
    631 		return -1;
    632 	}
    633 
    634 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    635 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    636 	} else {
    637 		remain = 0;
    638 	}
    639 	size -= remain;
    640 
    641 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    642 	is_mmio = (ret == -1);
    643 
    644 	if (is_mmio) {
    645 		mem.mach = mach;
    646 		mem.vcpu = vcpu;
    647 		mem.data = data;
    648 		mem.gpa = gpa;
    649 		mem.write = true;
    650 		mem.size = size;
    651 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    652 	} else {
    653 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    654 			errno = EFAULT;
    655 			return -1;
    656 		}
    657 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    658 	}
    659 
    660 	if (remain > 0) {
    661 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    662 		    data + size, remain);
    663 	} else {
    664 		ret = 0;
    665 	}
    666 
    667 	return ret;
    668 }
    669 
    670 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    671 
    672 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_vcpu *);
    673 
    674 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    675 
    676 static int
    677 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    678     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    679 {
    680 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    681 	size_t i, iosize, iocnt;
    682 	int ret;
    683 
    684 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    685 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    686 	iocnt = iosize / io->size;
    687 
    688 	io->data = iobuf;
    689 
    690 	if (!io->in) {
    691 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    692 		if (ret == -1)
    693 			return -1;
    694 	}
    695 
    696 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    697 		(*vcpu->cbs.io)(io);
    698 		io->data += io->size;
    699 	}
    700 
    701 	if (io->in) {
    702 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    703 		if (ret == -1)
    704 			return -1;
    705 	}
    706 
    707 	return iocnt;
    708 }
    709 
    710 int
    711 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
    712 {
    713 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    714 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
    715 	struct nvmm_io io;
    716 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    717 	uint8_t iobuf[8];
    718 	int iocnt = 1;
    719 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    720 	int reg = 0; /* GCC */
    721 	int ret, seg;
    722 	bool psld = false;
    723 
    724 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_IO)) {
    725 		errno = EINVAL;
    726 		return -1;
    727 	}
    728 
    729 	io.mach = mach;
    730 	io.vcpu = vcpu;
    731 	io.port = exit->u.io.port;
    732 	io.in = exit->u.io.in;
    733 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    734 	io.data = iobuf;
    735 
    736 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    737 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    738 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    739 	if (ret == -1)
    740 		return -1;
    741 
    742 	if (exit->u.io.rep) {
    743 		cnt = rep_get_cnt(state, exit->u.io.address_size);
    744 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    745 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    746 			goto out;
    747 		}
    748 	}
    749 
    750 	if (__predict_false(state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    751 		psld = true;
    752 	}
    753 
    754 	/*
    755 	 * Determine GVA.
    756 	 */
    757 	if (exit->u.io.str) {
    758 		if (io.in) {
    759 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    760 		} else {
    761 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    762 		}
    763 
    764 		gva = state->gprs[reg];
    765 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    766 
    767 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    768 			seg = exit->u.io.seg;
    769 		} else {
    770 			if (io.in) {
    771 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    772 			} else {
    773 				seg = fetch_segment(mach, vcpu);
    774 				if (seg == -1)
    775 					return -1;
    776 			}
    777 		}
    778 
    779 		if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
    780 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    781 				segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    782 			}
    783 		} else {
    784 			ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, io.size);
    785 			if (ret == -1)
    786 				return -1;
    787 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    788 		}
    789 
    790 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    791 			iocnt = assist_io_batch(mach, vcpu, &io, gva, cnt);
    792 			if (iocnt == -1)
    793 				return -1;
    794 			goto done;
    795 		}
    796 	}
    797 
    798 	if (!io.in) {
    799 		if (!exit->u.io.str) {
    800 			memcpy(io.data, &state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    801 		} else {
    802 			ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    803 			    io.size);
    804 			if (ret == -1)
    805 				return -1;
    806 		}
    807 	}
    808 
    809 	(*vcpu->cbs.io)(&io);
    810 
    811 	if (io.in) {
    812 		if (!exit->u.io.str) {
    813 			memcpy(&state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    814 			if (io.size == 4) {
    815 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    816 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    817 			}
    818 		} else {
    819 			ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    820 			    io.size);
    821 			if (ret == -1)
    822 				return -1;
    823 		}
    824 	}
    825 
    826 done:
    827 	if (exit->u.io.str) {
    828 		if (__predict_false(psld)) {
    829 			state->gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    830 		} else {
    831 			state->gprs[reg] += iocnt * io.size;
    832 		}
    833 	}
    834 
    835 	if (exit->u.io.rep) {
    836 		cnt -= iocnt;
    837 		rep_set_cnt(state, exit->u.io.address_size, cnt);
    838 		if (cnt == 0) {
    839 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    840 		}
    841 	} else {
    842 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    843 	}
    844 
    845 out:
    846 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    847 	if (ret == -1)
    848 		return -1;
    849 
    850 	return 0;
    851 }
    852 
    853 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    854 
    855 struct x86_emul {
    856 	bool readreg;
    857 	bool backprop;
    858 	bool notouch;
    859 	void (*func)(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    860 };
    861 
    862 static void x86_func_or(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    863 static void x86_func_and(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    864 static void x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    865 static void x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    866 static void x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    867 static void x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    868 static void x86_func_test(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    869 static void x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    870 static void x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    871 static void x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    872 static void x86_func_movs(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    873 
    874 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    875 	.readreg = true,
    876 	.func = x86_func_or
    877 };
    878 
    879 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    880 	.readreg = true,
    881 	.func = x86_func_and
    882 };
    883 
    884 static const struct x86_emul x86_emul_xchg = {
    885 	.readreg = true,
    886 	.backprop = true,
    887 	.func = x86_func_xchg
    888 };
    889 
    890 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    891 	.readreg = true,
    892 	.func = x86_func_sub
    893 };
    894 
    895 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    896 	.readreg = true,
    897 	.func = x86_func_xor
    898 };
    899 
    900 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    901 	.notouch = true,
    902 	.func = x86_func_cmp
    903 };
    904 
    905 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    906 	.notouch = true,
    907 	.func = x86_func_test
    908 };
    909 
    910 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    911 	.func = x86_func_mov
    912 };
    913 
    914 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    915 	.func = x86_func_stos
    916 };
    917 
    918 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    919 	.func = x86_func_lods
    920 };
    921 
    922 static const struct x86_emul x86_emul_movs = {
    923 	.func = x86_func_movs
    924 };
    925 
    926 /* Legacy prefixes. */
    927 #define LEG_LOCK	0xF0
    928 #define LEG_REPN	0xF2
    929 #define LEG_REP		0xF3
    930 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    931 #define LEG_OVR_SS	0x36
    932 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    933 #define LEG_OVR_ES	0x26
    934 #define LEG_OVR_FS	0x64
    935 #define LEG_OVR_GS	0x65
    936 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    937 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    938 
    939 struct x86_legpref {
    940 	bool opr_ovr:1;
    941 	bool adr_ovr:1;
    942 	bool rep:1;
    943 	bool repn:1;
    944 	int8_t seg;
    945 };
    946 
    947 struct x86_rexpref {
    948 	bool b:1;
    949 	bool x:1;
    950 	bool r:1;
    951 	bool w:1;
    952 	bool present:1;
    953 };
    954 
    955 struct x86_reg {
    956 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    957 	uint64_t mask;
    958 };
    959 
    960 struct x86_dualreg {
    961 	int reg1;
    962 	int reg2;
    963 };
    964 
    965 enum x86_disp_type {
    966 	DISP_NONE,
    967 	DISP_0,
    968 	DISP_1,
    969 	DISP_2,
    970 	DISP_4
    971 };
    972 
    973 struct x86_disp {
    974 	enum x86_disp_type type;
    975 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    976 };
    977 
    978 struct x86_regmodrm {
    979 	uint8_t mod:2;
    980 	uint8_t reg:3;
    981 	uint8_t rm:3;
    982 };
    983 
    984 struct x86_immediate {
    985 	uint64_t data;
    986 };
    987 
    988 struct x86_sib {
    989 	uint8_t scale;
    990 	const struct x86_reg *idx;
    991 	const struct x86_reg *bas;
    992 };
    993 
    994 enum x86_store_type {
    995 	STORE_NONE,
    996 	STORE_REG,
    997 	STORE_DUALREG,
    998 	STORE_IMM,
    999 	STORE_SIB,
   1000 	STORE_DMO
   1001 };
   1002 
   1003 struct x86_store {
   1004 	enum x86_store_type type;
   1005 	union {
   1006 		const struct x86_reg *reg;
   1007 		struct x86_dualreg dualreg;
   1008 		struct x86_immediate imm;
   1009 		struct x86_sib sib;
   1010 		uint64_t dmo;
   1011 	} u;
   1012 	struct x86_disp disp;
   1013 	int hardseg;
   1014 };
   1015 
   1016 struct x86_instr {
   1017 	uint8_t len;
   1018 	struct x86_legpref legpref;
   1019 	struct x86_rexpref rexpref;
   1020 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1021 	uint8_t operand_size;
   1022 	uint8_t address_size;
   1023 	uint64_t zeroextend_mask;
   1024 
   1025 	const struct x86_opcode *opcode;
   1026 	const struct x86_emul *emul;
   1027 
   1028 	struct x86_store src;
   1029 	struct x86_store dst;
   1030 	struct x86_store *strm;
   1031 };
   1032 
   1033 struct x86_decode_fsm {
   1034 	/* vcpu */
   1035 	bool is64bit;
   1036 	bool is32bit;
   1037 	bool is16bit;
   1038 
   1039 	/* fsm */
   1040 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1041 	uint8_t *buf;
   1042 	uint8_t *end;
   1043 };
   1044 
   1045 struct x86_opcode {
   1046 	bool valid:1;
   1047 	bool regmodrm:1;
   1048 	bool regtorm:1;
   1049 	bool dmo:1;
   1050 	bool todmo:1;
   1051 	bool movs:1;
   1052 	bool stos:1;
   1053 	bool lods:1;
   1054 	bool szoverride:1;
   1055 	bool group1:1;
   1056 	bool group3:1;
   1057 	bool group11:1;
   1058 	bool immediate:1;
   1059 	uint8_t defsize;
   1060 	uint8_t flags;
   1061 	const struct x86_emul *emul;
   1062 };
   1063 
   1064 struct x86_group_entry {
   1065 	const struct x86_emul *emul;
   1066 };
   1067 
   1068 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1069 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1070 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1071 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1072 
   1073 #define FLAG_imm8	0x01
   1074 #define FLAG_immz	0x02
   1075 #define FLAG_ze		0x04
   1076 
   1077 static const struct x86_group_entry group1[8] __cacheline_aligned = {
   1078 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1079 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1080 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1081 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1082 };
   1083 
   1084 static const struct x86_group_entry group3[8] __cacheline_aligned = {
   1085 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1086 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1087 };
   1088 
   1089 static const struct x86_group_entry group11[8] __cacheline_aligned = {
   1090 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1091 };
   1092 
   1093 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1094 	/*
   1095 	 * Group1
   1096 	 */
   1097 	[0x80] = {
   1098 		/* Eb, Ib */
   1099 		.valid = true,
   1100 		.regmodrm = true,
   1101 		.regtorm = true,
   1102 		.szoverride = false,
   1103 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1104 		.group1 = true,
   1105 		.immediate = true,
   1106 		.emul = NULL /* group1 */
   1107 	},
   1108 	[0x81] = {
   1109 		/* Ev, Iz */
   1110 		.valid = true,
   1111 		.regmodrm = true,
   1112 		.regtorm = true,
   1113 		.szoverride = true,
   1114 		.defsize = -1,
   1115 		.group1 = true,
   1116 		.immediate = true,
   1117 		.flags = FLAG_immz,
   1118 		.emul = NULL /* group1 */
   1119 	},
   1120 	[0x83] = {
   1121 		/* Ev, Ib */
   1122 		.valid = true,
   1123 		.regmodrm = true,
   1124 		.regtorm = true,
   1125 		.szoverride = true,
   1126 		.defsize = -1,
   1127 		.group1 = true,
   1128 		.immediate = true,
   1129 		.flags = FLAG_imm8,
   1130 		.emul = NULL /* group1 */
   1131 	},
   1132 
   1133 	/*
   1134 	 * Group3
   1135 	 */
   1136 	[0xF6] = {
   1137 		/* Eb, Ib */
   1138 		.valid = true,
   1139 		.regmodrm = true,
   1140 		.regtorm = true,
   1141 		.szoverride = false,
   1142 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1143 		.group3 = true,
   1144 		.immediate = true,
   1145 		.emul = NULL /* group3 */
   1146 	},
   1147 	[0xF7] = {
   1148 		/* Ev, Iz */
   1149 		.valid = true,
   1150 		.regmodrm = true,
   1151 		.regtorm = true,
   1152 		.szoverride = true,
   1153 		.defsize = -1,
   1154 		.group3 = true,
   1155 		.immediate = true,
   1156 		.flags = FLAG_immz,
   1157 		.emul = NULL /* group3 */
   1158 	},
   1159 
   1160 	/*
   1161 	 * Group11
   1162 	 */
   1163 	[0xC6] = {
   1164 		/* Eb, Ib */
   1165 		.valid = true,
   1166 		.regmodrm = true,
   1167 		.regtorm = true,
   1168 		.szoverride = false,
   1169 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1170 		.group11 = true,
   1171 		.immediate = true,
   1172 		.emul = NULL /* group11 */
   1173 	},
   1174 	[0xC7] = {
   1175 		/* Ev, Iz */
   1176 		.valid = true,
   1177 		.regmodrm = true,
   1178 		.regtorm = true,
   1179 		.szoverride = true,
   1180 		.defsize = -1,
   1181 		.group11 = true,
   1182 		.immediate = true,
   1183 		.flags = FLAG_immz,
   1184 		.emul = NULL /* group11 */
   1185 	},
   1186 
   1187 	/*
   1188 	 * OR
   1189 	 */
   1190 	[0x08] = {
   1191 		/* Eb, Gb */
   1192 		.valid = true,
   1193 		.regmodrm = true,
   1194 		.regtorm = true,
   1195 		.szoverride = false,
   1196 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1197 		.emul = &x86_emul_or
   1198 	},
   1199 	[0x09] = {
   1200 		/* Ev, Gv */
   1201 		.valid = true,
   1202 		.regmodrm = true,
   1203 		.regtorm = true,
   1204 		.szoverride = true,
   1205 		.defsize = -1,
   1206 		.emul = &x86_emul_or
   1207 	},
   1208 	[0x0A] = {
   1209 		/* Gb, Eb */
   1210 		.valid = true,
   1211 		.regmodrm = true,
   1212 		.regtorm = false,
   1213 		.szoverride = false,
   1214 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1215 		.emul = &x86_emul_or
   1216 	},
   1217 	[0x0B] = {
   1218 		/* Gv, Ev */
   1219 		.valid = true,
   1220 		.regmodrm = true,
   1221 		.regtorm = false,
   1222 		.szoverride = true,
   1223 		.defsize = -1,
   1224 		.emul = &x86_emul_or
   1225 	},
   1226 
   1227 	/*
   1228 	 * AND
   1229 	 */
   1230 	[0x20] = {
   1231 		/* Eb, Gb */
   1232 		.valid = true,
   1233 		.regmodrm = true,
   1234 		.regtorm = true,
   1235 		.szoverride = false,
   1236 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1237 		.emul = &x86_emul_and
   1238 	},
   1239 	[0x21] = {
   1240 		/* Ev, Gv */
   1241 		.valid = true,
   1242 		.regmodrm = true,
   1243 		.regtorm = true,
   1244 		.szoverride = true,
   1245 		.defsize = -1,
   1246 		.emul = &x86_emul_and
   1247 	},
   1248 	[0x22] = {
   1249 		/* Gb, Eb */
   1250 		.valid = true,
   1251 		.regmodrm = true,
   1252 		.regtorm = false,
   1253 		.szoverride = false,
   1254 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1255 		.emul = &x86_emul_and
   1256 	},
   1257 	[0x23] = {
   1258 		/* Gv, Ev */
   1259 		.valid = true,
   1260 		.regmodrm = true,
   1261 		.regtorm = false,
   1262 		.szoverride = true,
   1263 		.defsize = -1,
   1264 		.emul = &x86_emul_and
   1265 	},
   1266 
   1267 	/*
   1268 	 * SUB
   1269 	 */
   1270 	[0x28] = {
   1271 		/* Eb, Gb */
   1272 		.valid = true,
   1273 		.regmodrm = true,
   1274 		.regtorm = true,
   1275 		.szoverride = false,
   1276 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1277 		.emul = &x86_emul_sub
   1278 	},
   1279 	[0x29] = {
   1280 		/* Ev, Gv */
   1281 		.valid = true,
   1282 		.regmodrm = true,
   1283 		.regtorm = true,
   1284 		.szoverride = true,
   1285 		.defsize = -1,
   1286 		.emul = &x86_emul_sub
   1287 	},
   1288 	[0x2A] = {
   1289 		/* Gb, Eb */
   1290 		.valid = true,
   1291 		.regmodrm = true,
   1292 		.regtorm = false,
   1293 		.szoverride = false,
   1294 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1295 		.emul = &x86_emul_sub
   1296 	},
   1297 	[0x2B] = {
   1298 		/* Gv, Ev */
   1299 		.valid = true,
   1300 		.regmodrm = true,
   1301 		.regtorm = false,
   1302 		.szoverride = true,
   1303 		.defsize = -1,
   1304 		.emul = &x86_emul_sub
   1305 	},
   1306 
   1307 	/*
   1308 	 * XOR
   1309 	 */
   1310 	[0x30] = {
   1311 		/* Eb, Gb */
   1312 		.valid = true,
   1313 		.regmodrm = true,
   1314 		.regtorm = true,
   1315 		.szoverride = false,
   1316 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1317 		.emul = &x86_emul_xor
   1318 	},
   1319 	[0x31] = {
   1320 		/* Ev, Gv */
   1321 		.valid = true,
   1322 		.regmodrm = true,
   1323 		.regtorm = true,
   1324 		.szoverride = true,
   1325 		.defsize = -1,
   1326 		.emul = &x86_emul_xor
   1327 	},
   1328 	[0x32] = {
   1329 		/* Gb, Eb */
   1330 		.valid = true,
   1331 		.regmodrm = true,
   1332 		.regtorm = false,
   1333 		.szoverride = false,
   1334 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1335 		.emul = &x86_emul_xor
   1336 	},
   1337 	[0x33] = {
   1338 		/* Gv, Ev */
   1339 		.valid = true,
   1340 		.regmodrm = true,
   1341 		.regtorm = false,
   1342 		.szoverride = true,
   1343 		.defsize = -1,
   1344 		.emul = &x86_emul_xor
   1345 	},
   1346 
   1347 	/*
   1348 	 * XCHG
   1349 	 */
   1350 	[0x86] = {
   1351 		/* Eb, Gb */
   1352 		.valid = true,
   1353 		.regmodrm = true,
   1354 		.regtorm = true,
   1355 		.szoverride = false,
   1356 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1357 		.emul = &x86_emul_xchg
   1358 	},
   1359 	[0x87] = {
   1360 		/* Ev, Gv */
   1361 		.valid = true,
   1362 		.regmodrm = true,
   1363 		.regtorm = true,
   1364 		.szoverride = true,
   1365 		.defsize = -1,
   1366 		.emul = &x86_emul_xchg
   1367 	},
   1368 
   1369 	/*
   1370 	 * MOV
   1371 	 */
   1372 	[0x88] = {
   1373 		/* Eb, Gb */
   1374 		.valid = true,
   1375 		.regmodrm = true,
   1376 		.regtorm = true,
   1377 		.szoverride = false,
   1378 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1379 		.emul = &x86_emul_mov
   1380 	},
   1381 	[0x89] = {
   1382 		/* Ev, Gv */
   1383 		.valid = true,
   1384 		.regmodrm = true,
   1385 		.regtorm = true,
   1386 		.szoverride = true,
   1387 		.defsize = -1,
   1388 		.emul = &x86_emul_mov
   1389 	},
   1390 	[0x8A] = {
   1391 		/* Gb, Eb */
   1392 		.valid = true,
   1393 		.regmodrm = true,
   1394 		.regtorm = false,
   1395 		.szoverride = false,
   1396 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1397 		.emul = &x86_emul_mov
   1398 	},
   1399 	[0x8B] = {
   1400 		/* Gv, Ev */
   1401 		.valid = true,
   1402 		.regmodrm = true,
   1403 		.regtorm = false,
   1404 		.szoverride = true,
   1405 		.defsize = -1,
   1406 		.emul = &x86_emul_mov
   1407 	},
   1408 	[0xA0] = {
   1409 		/* AL, Ob */
   1410 		.valid = true,
   1411 		.dmo = true,
   1412 		.todmo = false,
   1413 		.szoverride = false,
   1414 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1415 		.emul = &x86_emul_mov
   1416 	},
   1417 	[0xA1] = {
   1418 		/* rAX, Ov */
   1419 		.valid = true,
   1420 		.dmo = true,
   1421 		.todmo = false,
   1422 		.szoverride = true,
   1423 		.defsize = -1,
   1424 		.emul = &x86_emul_mov
   1425 	},
   1426 	[0xA2] = {
   1427 		/* Ob, AL */
   1428 		.valid = true,
   1429 		.dmo = true,
   1430 		.todmo = true,
   1431 		.szoverride = false,
   1432 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1433 		.emul = &x86_emul_mov
   1434 	},
   1435 	[0xA3] = {
   1436 		/* Ov, rAX */
   1437 		.valid = true,
   1438 		.dmo = true,
   1439 		.todmo = true,
   1440 		.szoverride = true,
   1441 		.defsize = -1,
   1442 		.emul = &x86_emul_mov
   1443 	},
   1444 
   1445 	/*
   1446 	 * MOVS
   1447 	 */
   1448 	[0xA4] = {
   1449 		/* Yb, Xb */
   1450 		.valid = true,
   1451 		.movs = true,
   1452 		.szoverride = false,
   1453 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1454 		.emul = &x86_emul_movs
   1455 	},
   1456 	[0xA5] = {
   1457 		/* Yv, Xv */
   1458 		.valid = true,
   1459 		.movs = true,
   1460 		.szoverride = true,
   1461 		.defsize = -1,
   1462 		.emul = &x86_emul_movs
   1463 	},
   1464 
   1465 	/*
   1466 	 * STOS
   1467 	 */
   1468 	[0xAA] = {
   1469 		/* Yb, AL */
   1470 		.valid = true,
   1471 		.stos = true,
   1472 		.szoverride = false,
   1473 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1474 		.emul = &x86_emul_stos
   1475 	},
   1476 	[0xAB] = {
   1477 		/* Yv, rAX */
   1478 		.valid = true,
   1479 		.stos = true,
   1480 		.szoverride = true,
   1481 		.defsize = -1,
   1482 		.emul = &x86_emul_stos
   1483 	},
   1484 
   1485 	/*
   1486 	 * LODS
   1487 	 */
   1488 	[0xAC] = {
   1489 		/* AL, Xb */
   1490 		.valid = true,
   1491 		.lods = true,
   1492 		.szoverride = false,
   1493 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1494 		.emul = &x86_emul_lods
   1495 	},
   1496 	[0xAD] = {
   1497 		/* rAX, Xv */
   1498 		.valid = true,
   1499 		.lods = true,
   1500 		.szoverride = true,
   1501 		.defsize = -1,
   1502 		.emul = &x86_emul_lods
   1503 	},
   1504 };
   1505 
   1506 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1507 	/*
   1508 	 * MOVZX
   1509 	 */
   1510 	[0xB6] = {
   1511 		/* Gv, Eb */
   1512 		.valid = true,
   1513 		.regmodrm = true,
   1514 		.regtorm = false,
   1515 		.szoverride = true,
   1516 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1517 		.flags = FLAG_ze,
   1518 		.emul = &x86_emul_mov
   1519 	},
   1520 	[0xB7] = {
   1521 		/* Gv, Ew */
   1522 		.valid = true,
   1523 		.regmodrm = true,
   1524 		.regtorm = false,
   1525 		.szoverride = true,
   1526 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1527 		.flags = FLAG_ze,
   1528 		.emul = &x86_emul_mov
   1529 	},
   1530 };
   1531 
   1532 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1533 
   1534 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1535 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] __cacheline_aligned = {
   1536 	[false] = {
   1537 		/* No REX prefix. */
   1538 		[0b00] = {
   1539 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1540 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1541 			[2] = { -1, 0 },
   1542 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1543 			[4] = { -1, 0 },
   1544 			[5] = { -1, 0 },
   1545 			[6] = { -1, 0 },
   1546 			[7] = { -1, 0 },
   1547 		},
   1548 		[0b01] = {
   1549 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1550 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1551 			[2] = { -1, 0 },
   1552 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1553 			[4] = { -1, 0 },
   1554 			[5] = { -1, 0 },
   1555 			[6] = { -1, 0 },
   1556 			[7] = { -1, 0 },
   1557 		},
   1558 		[0b10] = {
   1559 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1560 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1561 			[2] = { -1, 0 },
   1562 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1563 			[4] = { -1, 0 },
   1564 			[5] = { -1, 0 },
   1565 			[6] = { -1, 0 },
   1566 			[7] = { -1, 0 },
   1567 		},
   1568 		[0b11] = {
   1569 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1570 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1571 			[2] = { -1, 0 },
   1572 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1573 			[4] = { -1, 0 },
   1574 			[5] = { -1, 0 },
   1575 			[6] = { -1, 0 },
   1576 			[7] = { -1, 0 },
   1577 		}
   1578 	},
   1579 	[true] = {
   1580 		/* Has REX prefix. */
   1581 		[0b00] = {
   1582 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1583 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1584 			[2] = { -1, 0 },
   1585 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1586 			[4] = { -1, 0 },
   1587 			[5] = { -1, 0 },
   1588 			[6] = { -1, 0 },
   1589 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1590 		},
   1591 		[0b01] = {
   1592 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1593 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1594 			[2] = { -1, 0 },
   1595 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1596 			[4] = { -1, 0 },
   1597 			[5] = { -1, 0 },
   1598 			[6] = { -1, 0 },
   1599 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1600 		},
   1601 		[0b10] = {
   1602 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1603 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1604 			[2] = { -1, 0 },
   1605 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1606 			[4] = { -1, 0 },
   1607 			[5] = { -1, 0 },
   1608 			[6] = { -1, 0 },
   1609 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1610 		},
   1611 		[0b11] = {
   1612 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1613 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1614 			[2] = { -1, 0 },
   1615 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1616 			[4] = { -1, 0 },
   1617 			[5] = { -1, 0 },
   1618 			[6] = { -1, 0 },
   1619 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1620 		}
   1621 	}
   1622 };
   1623 
   1624 /* [depends][enc][size] */
   1625 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] __cacheline_aligned = {
   1626 	[false] = {
   1627 		/* Not extended. */
   1628 		[0b000] = {
   1629 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1630 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1631 			[2] = { -1, 0 },
   1632 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1633 			[4] = { -1, 0 },
   1634 			[5] = { -1, 0 },
   1635 			[6] = { -1, 0 },
   1636 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1637 		},
   1638 		[0b001] = {
   1639 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1640 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1641 			[2] = { -1, 0 },
   1642 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1643 			[4] = { -1, 0 },
   1644 			[5] = { -1, 0 },
   1645 			[6] = { -1, 0 },
   1646 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1647 		},
   1648 		[0b010] = {
   1649 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1650 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1651 			[2] = { -1, 0 },
   1652 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1653 			[4] = { -1, 0 },
   1654 			[5] = { -1, 0 },
   1655 			[6] = { -1, 0 },
   1656 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1657 		},
   1658 		[0b011] = {
   1659 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1660 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1661 			[2] = { -1, 0 },
   1662 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1663 			[4] = { -1, 0 },
   1664 			[5] = { -1, 0 },
   1665 			[6] = { -1, 0 },
   1666 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1667 		},
   1668 		[0b100] = {
   1669 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1670 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1671 			[2] = { -1, 0 },
   1672 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1673 			[4] = { -1, 0 },
   1674 			[5] = { -1, 0 },
   1675 			[6] = { -1, 0 },
   1676 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1677 		},
   1678 		[0b101] = {
   1679 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1680 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1681 			[2] = { -1, 0 },
   1682 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1683 			[4] = { -1, 0 },
   1684 			[5] = { -1, 0 },
   1685 			[6] = { -1, 0 },
   1686 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1687 		},
   1688 		[0b110] = {
   1689 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1690 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1691 			[2] = { -1, 0 },
   1692 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1693 			[4] = { -1, 0 },
   1694 			[5] = { -1, 0 },
   1695 			[6] = { -1, 0 },
   1696 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1697 		},
   1698 		[0b111] = {
   1699 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1700 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1701 			[2] = { -1, 0 },
   1702 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1703 			[4] = { -1, 0 },
   1704 			[5] = { -1, 0 },
   1705 			[6] = { -1, 0 },
   1706 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1707 		},
   1708 	},
   1709 	[true] = {
   1710 		/* Extended. */
   1711 		[0b000] = {
   1712 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1713 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1714 			[2] = { -1, 0 },
   1715 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1716 			[4] = { -1, 0 },
   1717 			[5] = { -1, 0 },
   1718 			[6] = { -1, 0 },
   1719 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1720 		},
   1721 		[0b001] = {
   1722 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1723 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1724 			[2] = { -1, 0 },
   1725 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1726 			[4] = { -1, 0 },
   1727 			[5] = { -1, 0 },
   1728 			[6] = { -1, 0 },
   1729 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1730 		},
   1731 		[0b010] = {
   1732 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1733 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1734 			[2] = { -1, 0 },
   1735 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1736 			[4] = { -1, 0 },
   1737 			[5] = { -1, 0 },
   1738 			[6] = { -1, 0 },
   1739 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1740 		},
   1741 		[0b011] = {
   1742 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1743 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1744 			[2] = { -1, 0 },
   1745 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1746 			[4] = { -1, 0 },
   1747 			[5] = { -1, 0 },
   1748 			[6] = { -1, 0 },
   1749 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1750 		},
   1751 		[0b100] = {
   1752 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1753 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1754 			[2] = { -1, 0 },
   1755 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1756 			[4] = { -1, 0 },
   1757 			[5] = { -1, 0 },
   1758 			[6] = { -1, 0 },
   1759 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1760 		},
   1761 		[0b101] = {
   1762 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1763 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1764 			[2] = { -1, 0 },
   1765 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1766 			[4] = { -1, 0 },
   1767 			[5] = { -1, 0 },
   1768 			[6] = { -1, 0 },
   1769 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1770 		},
   1771 		[0b110] = {
   1772 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1773 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1774 			[2] = { -1, 0 },
   1775 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1776 			[4] = { -1, 0 },
   1777 			[5] = { -1, 0 },
   1778 			[6] = { -1, 0 },
   1779 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1780 		},
   1781 		[0b111] = {
   1782 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1783 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1784 			[2] = { -1, 0 },
   1785 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1786 			[4] = { -1, 0 },
   1787 			[5] = { -1, 0 },
   1788 			[6] = { -1, 0 },
   1789 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1790 		},
   1791 	}
   1792 };
   1793 
   1794 /* [enc] */
   1795 static const int gpr_dual_reg1_rm[8] __cacheline_aligned = {
   1796 	[0b000] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+SI) */
   1797 	[0b001] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+DI) */
   1798 	[0b010] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+SI) */
   1799 	[0b011] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+DI) */
   1800 	[0b100] = NVMM_X64_GPR_RSI, /* SI */
   1801 	[0b101] = NVMM_X64_GPR_RDI, /* DI */
   1802 	[0b110] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP */
   1803 	[0b111] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX */
   1804 };
   1805 
   1806 static int
   1807 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1808 {
   1809 	fsm->fn = NULL;
   1810 	return -1;
   1811 }
   1812 
   1813 static int
   1814 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1815 {
   1816 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1817 		return -1;
   1818 	}
   1819 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1820 	return 0;
   1821 }
   1822 
   1823 static inline void
   1824 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1825     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1826 {
   1827 	fsm->buf += n;
   1828 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1829 		fsm->fn = node_overflow;
   1830 	} else {
   1831 		fsm->fn = fn;
   1832 	}
   1833 }
   1834 
   1835 static const struct x86_reg *
   1836 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1837 {
   1838 	enc &= 0b11;
   1839 	if (regsize == 8) {
   1840 		/* May be 64bit without REX */
   1841 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1842 	}
   1843 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1844 }
   1845 
   1846 /*
   1847  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1848  * destination registers.
   1849  */
   1850 static int
   1851 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1852 {
   1853 	size_t adrsize;
   1854 
   1855 	adrsize = instr->address_size;
   1856 
   1857 	/* DS:RSI */
   1858 	instr->src.type = STORE_REG;
   1859 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1860 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1861 
   1862 	/* ES:RDI, force ES */
   1863 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1864 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1865 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1866 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1867 
   1868 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1869 
   1870 	return 0;
   1871 }
   1872 
   1873 /*
   1874  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1875  * destination register.
   1876  */
   1877 static int
   1878 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1879 {
   1880 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1881 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1882 	size_t adrsize, regsize;
   1883 
   1884 	adrsize = instr->address_size;
   1885 	regsize = instr->operand_size;
   1886 
   1887 	if (opcode->stos) {
   1888 		streg = &instr->src;
   1889 		stlo = &instr->dst;
   1890 	} else {
   1891 		streg = &instr->dst;
   1892 		stlo = &instr->src;
   1893 	}
   1894 
   1895 	streg->type = STORE_REG;
   1896 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1897 
   1898 	stlo->type = STORE_REG;
   1899 	if (opcode->stos) {
   1900 		/* ES:RDI, force ES */
   1901 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1902 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1903 	} else {
   1904 		/* DS:RSI */
   1905 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1906 	}
   1907 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1908 
   1909 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1910 
   1911 	return 0;
   1912 }
   1913 
   1914 static int
   1915 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1916 {
   1917 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1918 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1919 	size_t adrsize, regsize;
   1920 
   1921 	adrsize = instr->address_size;
   1922 	regsize = instr->operand_size;
   1923 
   1924 	if (opcode->todmo) {
   1925 		streg = &instr->src;
   1926 		stdmo = &instr->dst;
   1927 	} else {
   1928 		streg = &instr->dst;
   1929 		stdmo = &instr->src;
   1930 	}
   1931 
   1932 	streg->type = STORE_REG;
   1933 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1934 
   1935 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1936 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1937 		return -1;
   1938 	}
   1939 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1940 
   1941 	return 0;
   1942 }
   1943 
   1944 static inline uint64_t
   1945 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1946 {
   1947 	if (size == 1) {
   1948 		if (val & __BIT(7))
   1949 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1950 	} else if (size == 2) {
   1951 		if (val & __BIT(15))
   1952 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1953 	} else if (size == 4) {
   1954 		if (val & __BIT(31))
   1955 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1956 	}
   1957 	return val;
   1958 }
   1959 
   1960 static int
   1961 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1962 {
   1963 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1964 	struct x86_store *store;
   1965 	uint8_t immsize;
   1966 	size_t sesize = 0;
   1967 
   1968 	/* The immediate is the source */
   1969 	store = &instr->src;
   1970 	immsize = instr->operand_size;
   1971 
   1972 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1973 		sesize = immsize;
   1974 		immsize = 1;
   1975 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1976 		sesize = immsize;
   1977 		immsize = 4;
   1978 	}
   1979 
   1980 	store->type = STORE_IMM;
   1981 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1982 		return -1;
   1983 	}
   1984 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   1985 
   1986 	if (sesize != 0) {
   1987 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1988 	}
   1989 
   1990 	return 0;
   1991 }
   1992 
   1993 static int
   1994 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1995 {
   1996 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1997 	uint64_t data = 0;
   1998 	size_t n;
   1999 
   2000 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   2001 		n = 1;
   2002 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_2) {
   2003 		n = 2;
   2004 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2005 		n = 4;
   2006 	} else {
   2007 		DISASSEMBLER_BUG();
   2008 	}
   2009 
   2010 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   2011 		return -1;
   2012 	}
   2013 
   2014 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2015 		data = sign_extend(data, n);
   2016 	}
   2017 
   2018 	instr->strm->disp.data = data;
   2019 
   2020 	if (opcode->immediate) {
   2021 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2022 	} else {
   2023 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2024 	}
   2025 
   2026 	return 0;
   2027 }
   2028 
   2029 /*
   2030  * Special node to handle 16bit addressing encoding, which can reference two
   2031  * registers at once.
   2032  */
   2033 static int
   2034 node_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2035 {
   2036 	int reg1, reg2;
   2037 
   2038 	reg1 = gpr_dual_reg1_rm[instr->regmodrm.rm];
   2039 
   2040 	if (instr->regmodrm.rm == 0b000 ||
   2041 	    instr->regmodrm.rm == 0b010) {
   2042 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RSI;
   2043 	} else if (instr->regmodrm.rm == 0b001 ||
   2044 	    instr->regmodrm.rm == 0b011) {
   2045 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RDI;
   2046 	} else {
   2047 		DISASSEMBLER_BUG();
   2048 	}
   2049 
   2050 	instr->strm->type = STORE_DUALREG;
   2051 	instr->strm->u.dualreg.reg1 = reg1;
   2052 	instr->strm->u.dualreg.reg2 = reg2;
   2053 
   2054 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2055 		DISASSEMBLER_BUG();
   2056 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_0) {
   2057 		/* Indirect register addressing mode */
   2058 		if (instr->opcode->immediate) {
   2059 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2060 		} else {
   2061 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2062 		}
   2063 	} else {
   2064 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2065 	}
   2066 
   2067 	return 0;
   2068 }
   2069 
   2070 static const struct x86_reg *
   2071 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2072 {
   2073 	uint8_t enc = index;
   2074 	const struct x86_reg *reg;
   2075 	size_t regsize;
   2076 
   2077 	regsize = instr->address_size;
   2078 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2079 
   2080 	if (reg->num == -1) {
   2081 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2082 	}
   2083 
   2084 	return reg;
   2085 }
   2086 
   2087 static const struct x86_reg *
   2088 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2089 {
   2090 	uint8_t enc = base;
   2091 	const struct x86_reg *reg;
   2092 	size_t regsize;
   2093 
   2094 	regsize = instr->address_size;
   2095 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2096 	if (reg->num == -1) {
   2097 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2098 	}
   2099 
   2100 	return reg;
   2101 }
   2102 
   2103 static int
   2104 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2105 {
   2106 	const struct x86_opcode *opcode;
   2107 	uint8_t scale, index, base;
   2108 	bool noindex, nobase;
   2109 	uint8_t byte;
   2110 
   2111 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2112 		return -1;
   2113 	}
   2114 
   2115 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2116 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2117 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2118 
   2119 	opcode = instr->opcode;
   2120 
   2121 	noindex = false;
   2122 	nobase = false;
   2123 
   2124 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2125 		/* Special case: the index is null */
   2126 		noindex = true;
   2127 	}
   2128 
   2129 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2130 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2131 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2132 		nobase = true;
   2133 	}
   2134 
   2135 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2136 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2137 	if (!noindex)
   2138 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2139 	if (!nobase)
   2140 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2141 
   2142 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2143 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 ||
   2144 	    instr->strm->disp.type == DISP_2 ||
   2145 	    instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2146 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2147 	} else if (opcode->immediate) {
   2148 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2149 	} else {
   2150 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2151 	}
   2152 
   2153 	return 0;
   2154 }
   2155 
   2156 static const struct x86_reg *
   2157 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2158 {
   2159 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2160 	const struct x86_reg *reg;
   2161 	size_t regsize;
   2162 
   2163 	regsize = instr->operand_size;
   2164 
   2165 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2166 	if (reg->num == -1) {
   2167 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2168 	}
   2169 
   2170 	return reg;
   2171 }
   2172 
   2173 static const struct x86_reg *
   2174 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2175 {
   2176 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2177 	const struct x86_reg *reg;
   2178 	size_t regsize;
   2179 
   2180 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2181 		regsize = instr->operand_size;
   2182 	} else {
   2183 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2184 		regsize = instr->address_size;
   2185 	}
   2186 
   2187 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2188 	if (reg->num == -1) {
   2189 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2190 	}
   2191 
   2192 	return reg;
   2193 }
   2194 
   2195 static inline bool
   2196 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2197 {
   2198 	return (instr->address_size != 2 && /* no SIB in 16bit addressing */
   2199 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2200 	    instr->regmodrm.rm == 0b100);
   2201 }
   2202 
   2203 static inline bool
   2204 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2205 {
   2206 	return (fsm->is64bit && /* RIP-relative only in 64bit mode */
   2207 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2208 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2209 }
   2210 
   2211 static inline bool
   2212 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2213 {
   2214 	return (!fsm->is64bit && /* no disp32-only in 64bit mode */
   2215 	    instr->address_size != 2 && /* no disp32-only in 16bit addressing */
   2216 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2217 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2218 }
   2219 
   2220 static inline bool
   2221 is_disp16_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2222 {
   2223 	return (instr->address_size == 2 && /* disp16-only only in 16bit addr */
   2224 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2225 	    instr->regmodrm.rm == 0b110);
   2226 }
   2227 
   2228 static inline bool
   2229 is_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2230 {
   2231 	return (instr->address_size == 2 &&
   2232 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2233 	    instr->regmodrm.rm <= 0b011);
   2234 }
   2235 
   2236 static enum x86_disp_type
   2237 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2238 {
   2239 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2240 	case 0b00:	/* indirect */
   2241 		return DISP_0;
   2242 	case 0b01:	/* indirect+1 */
   2243 		return DISP_1;
   2244 	case 0b10:	/* indirect+{2,4} */
   2245 		if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2246 			return DISP_2;
   2247 		}
   2248 		return DISP_4;
   2249 	case 0b11:	/* direct */
   2250 	default:	/* llvm */
   2251 		return DISP_NONE;
   2252 	}
   2253 	__unreachable();
   2254 }
   2255 
   2256 static int
   2257 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2258 {
   2259 	struct x86_store *strg, *strm;
   2260 	const struct x86_opcode *opcode;
   2261 	const struct x86_reg *reg;
   2262 	uint8_t byte;
   2263 
   2264 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2265 		return -1;
   2266 	}
   2267 
   2268 	opcode = instr->opcode;
   2269 
   2270 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2271 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2272 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2273 
   2274 	if (opcode->regtorm) {
   2275 		strg = &instr->src;
   2276 		strm = &instr->dst;
   2277 	} else { /* RM to REG */
   2278 		strm = &instr->src;
   2279 		strg = &instr->dst;
   2280 	}
   2281 
   2282 	/* Save for later use. */
   2283 	instr->strm = strm;
   2284 
   2285 	/*
   2286 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2287 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2288 	 */
   2289 	if (opcode->group1) {
   2290 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2291 			return -1;
   2292 		}
   2293 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2294 	} else if (opcode->group3) {
   2295 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2296 			return -1;
   2297 		}
   2298 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2299 	} else if (opcode->group11) {
   2300 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2301 			return -1;
   2302 		}
   2303 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2304 	}
   2305 
   2306 	if (!opcode->immediate) {
   2307 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2308 		if (reg == NULL) {
   2309 			return -1;
   2310 		}
   2311 		strg->type = STORE_REG;
   2312 		strg->u.reg = reg;
   2313 	}
   2314 
   2315 	/* The displacement applies to RM. */
   2316 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2317 
   2318 	if (has_sib(instr)) {
   2319 		/* Overwrites RM */
   2320 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2321 		return 0;
   2322 	}
   2323 
   2324 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2325 		/* Overwrites RM */
   2326 		strm->type = STORE_REG;
   2327 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2328 		strm->disp.type = DISP_4;
   2329 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2330 		return 0;
   2331 	}
   2332 
   2333 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2334 		/* Overwrites RM */
   2335 		strm->type = STORE_REG;
   2336 		strm->u.reg = NULL;
   2337 		strm->disp.type = DISP_4;
   2338 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2339 		return 0;
   2340 	}
   2341 
   2342 	if (__predict_false(is_disp16_only(fsm, instr))) {
   2343 		/* Overwrites RM */
   2344 		strm->type = STORE_REG;
   2345 		strm->u.reg = NULL;
   2346 		strm->disp.type = DISP_2;
   2347 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2348 		return 0;
   2349 	}
   2350 
   2351 	if (__predict_false(is_dual(fsm, instr))) {
   2352 		/* Overwrites RM */
   2353 		fsm_advance(fsm, 0, node_dual);
   2354 		return 0;
   2355 	}
   2356 
   2357 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2358 	if (reg == NULL) {
   2359 		return -1;
   2360 	}
   2361 	strm->type = STORE_REG;
   2362 	strm->u.reg = reg;
   2363 
   2364 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2365 		/* Direct register addressing mode */
   2366 		if (opcode->immediate) {
   2367 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2368 		} else {
   2369 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2370 		}
   2371 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2372 		/* Indirect register addressing mode */
   2373 		if (opcode->immediate) {
   2374 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2375 		} else {
   2376 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2377 		}
   2378 	} else {
   2379 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2380 	}
   2381 
   2382 	return 0;
   2383 }
   2384 
   2385 static size_t
   2386 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2387 {
   2388 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2389 	int opsize;
   2390 
   2391 	/* Get the opsize */
   2392 	if (!opcode->szoverride) {
   2393 		opsize = opcode->defsize;
   2394 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2395 		opsize = 8;
   2396 	} else {
   2397 		if (!fsm->is16bit) {
   2398 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2399 				opsize = 2;
   2400 			} else {
   2401 				opsize = 4;
   2402 			}
   2403 		} else { /* 16bit */
   2404 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2405 				opsize = 4;
   2406 			} else {
   2407 				opsize = 2;
   2408 			}
   2409 		}
   2410 	}
   2411 
   2412 	return opsize;
   2413 }
   2414 
   2415 static size_t
   2416 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2417 {
   2418 	if (fsm->is64bit) {
   2419 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2420 			return 4;
   2421 		}
   2422 		return 8;
   2423 	}
   2424 
   2425 	if (fsm->is32bit) {
   2426 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2427 			return 2;
   2428 		}
   2429 		return 4;
   2430 	}
   2431 
   2432 	/* 16bit. */
   2433 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2434 		return 4;
   2435 	}
   2436 	return 2;
   2437 }
   2438 
   2439 static int
   2440 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2441 {
   2442 	const struct x86_opcode *opcode;
   2443 	uint8_t byte;
   2444 
   2445 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2446 		return -1;
   2447 	}
   2448 
   2449 	opcode = &primary_opcode_table[byte];
   2450 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2451 		return -1;
   2452 	}
   2453 
   2454 	instr->opcode = opcode;
   2455 	instr->emul = opcode->emul;
   2456 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2457 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2458 
   2459 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2460 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2461 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2462 	}
   2463 
   2464 	if (opcode->regmodrm) {
   2465 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2466 	} else if (opcode->dmo) {
   2467 		/* Direct-Memory Offsets */
   2468 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2469 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2470 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2471 	} else if (opcode->movs) {
   2472 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2473 	} else {
   2474 		return -1;
   2475 	}
   2476 
   2477 	return 0;
   2478 }
   2479 
   2480 static int
   2481 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2482 {
   2483 	const struct x86_opcode *opcode;
   2484 	uint8_t byte;
   2485 
   2486 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2487 		return -1;
   2488 	}
   2489 
   2490 	opcode = &secondary_opcode_table[byte];
   2491 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2492 		return -1;
   2493 	}
   2494 
   2495 	instr->opcode = opcode;
   2496 	instr->emul = opcode->emul;
   2497 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2498 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2499 
   2500 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2501 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2502 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2503 	}
   2504 
   2505 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2506 		/*
   2507 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2508 		 * we move fewer bytes.
   2509 		 */
   2510 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2511 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2512 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2513 	}
   2514 
   2515 	if (opcode->regmodrm) {
   2516 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2517 	} else {
   2518 		return -1;
   2519 	}
   2520 
   2521 	return 0;
   2522 }
   2523 
   2524 static int
   2525 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2526 {
   2527 	uint8_t byte;
   2528 
   2529 #define ESCAPE	0x0F
   2530 #define VEX_1	0xC5
   2531 #define VEX_2	0xC4
   2532 #define XOP	0x8F
   2533 
   2534 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2535 		return -1;
   2536 	}
   2537 
   2538 	/*
   2539 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2540 	 * after being introduced.
   2541 	 */
   2542 	if (byte == ESCAPE) {
   2543 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2544 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2545 		if (byte == VEX_1) {
   2546 			return -1;
   2547 		} else if (byte == VEX_2) {
   2548 			return -1;
   2549 		} else {
   2550 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2551 		}
   2552 	} else {
   2553 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2554 	}
   2555 
   2556 	return 0;
   2557 }
   2558 
   2559 static int
   2560 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2561 {
   2562 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2563 	uint8_t byte;
   2564 	size_t n = 0;
   2565 
   2566 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2567 		return -1;
   2568 	}
   2569 
   2570 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2571 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2572 			return -1;
   2573 		}
   2574 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2575 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2576 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2577 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2578 		rexpref->present = true;
   2579 		n = 1;
   2580 	}
   2581 
   2582 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2583 	return 0;
   2584 }
   2585 
   2586 static int
   2587 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2588 {
   2589 	uint8_t byte;
   2590 
   2591 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2592 		return -1;
   2593 	}
   2594 
   2595 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2596 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2597 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2598 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2599 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2600 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2601 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2602 		instr->legpref.rep = 1;
   2603 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2604 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2605 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2606 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2607 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2608 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2609 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2610 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2611 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2612 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2613 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2614 		instr->legpref.repn = 1;
   2615 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2616 		/* ignore */
   2617 	} else {
   2618 		/* not a legacy prefix */
   2619 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2620 		return 0;
   2621 	}
   2622 
   2623 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2624 	return 0;
   2625 }
   2626 
   2627 static int
   2628 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2629     struct nvmm_x64_state *state)
   2630 {
   2631 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2632 	int ret;
   2633 
   2634 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2635 	instr->legpref.seg = -1;
   2636 	instr->src.hardseg = -1;
   2637 	instr->dst.hardseg = -1;
   2638 
   2639 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2640 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2641 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2642 
   2643 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2644 	fsm.buf = inst_bytes;
   2645 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2646 
   2647 	while (fsm.fn != NULL) {
   2648 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2649 		if (ret == -1)
   2650 			return -1;
   2651 	}
   2652 
   2653 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2654 
   2655 	return 0;
   2656 }
   2657 
   2658 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2659 
   2660 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2661 static uint##sz##_t							\
   2662 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2663 {									\
   2664 	uint##sz##_t res;						\
   2665 	__asm __volatile (						\
   2666 		#instr"	%2, %3;"					\
   2667 		"mov	%3, %1;"					\
   2668 		"pushfq;"						\
   2669 		"popq	%0"						\
   2670 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2671 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2672 	return res;							\
   2673 }
   2674 
   2675 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2676 static uint64_t								\
   2677 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2678 {									\
   2679 	switch (opsize) {						\
   2680 	case 1:								\
   2681 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2682 	case 2:								\
   2683 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2684 	case 4:								\
   2685 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2686 	default:							\
   2687 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2688 	}								\
   2689 }
   2690 
   2691 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2692 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2693 EXEC_INSTR(8, sub)
   2694 EXEC_INSTR(16, sub)
   2695 EXEC_INSTR(32, sub)
   2696 EXEC_INSTR(64, sub)
   2697 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2698 
   2699 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2700 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2701 EXEC_INSTR(8, or)
   2702 EXEC_INSTR(16, or)
   2703 EXEC_INSTR(32, or)
   2704 EXEC_INSTR(64, or)
   2705 EXEC_DISPATCHER(or)
   2706 
   2707 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2708 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2709 EXEC_INSTR(8, and)
   2710 EXEC_INSTR(16, and)
   2711 EXEC_INSTR(32, and)
   2712 EXEC_INSTR(64, and)
   2713 EXEC_DISPATCHER(and)
   2714 
   2715 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2716 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2717 EXEC_INSTR(8, xor)
   2718 EXEC_INSTR(16, xor)
   2719 EXEC_INSTR(32, xor)
   2720 EXEC_INSTR(64, xor)
   2721 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2722 
   2723 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2724 
   2725 /*
   2726  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2727  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write to determine who
   2728  * is op1 and who is op2.
   2729  */
   2730 
   2731 static void
   2732 x86_func_or(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2733 {
   2734 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2735 	const bool write = mem->write;
   2736 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2737 
   2738 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2739 	op2 = 0;
   2740 
   2741 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2742 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2743 	mem->write = false;
   2744 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2745 
   2746 	/* Perform the OR. */
   2747 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2748 
   2749 	if (write) {
   2750 		/* Write back the result. */
   2751 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2752 		mem->write = true;
   2753 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2754 	} else {
   2755 		/* Return data to the caller. */
   2756 		*retval = ret;
   2757 	}
   2758 
   2759 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2760 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2761 }
   2762 
   2763 static void
   2764 x86_func_and(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2765 {
   2766 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2767 	const bool write = mem->write;
   2768 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2769 
   2770 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2771 	op2 = 0;
   2772 
   2773 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2774 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2775 	mem->write = false;
   2776 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2777 
   2778 	/* Perform the AND. */
   2779 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2780 
   2781 	if (write) {
   2782 		/* Write back the result. */
   2783 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2784 		mem->write = true;
   2785 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2786 	} else {
   2787 		/* Return data to the caller. */
   2788 		*retval = ret;
   2789 	}
   2790 
   2791 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2792 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2793 }
   2794 
   2795 static void
   2796 x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2797 {
   2798 	uint64_t *op1, op2;
   2799 
   2800 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2801 	op2 = 0;
   2802 
   2803 	/* Fetch op2. */
   2804 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2805 	mem->write = false;
   2806 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2807 
   2808 	/* Write op1 in op2. */
   2809 	mem->data = (uint8_t *)op1;
   2810 	mem->write = true;
   2811 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2812 
   2813 	/* Write op2 in op1. */
   2814 	*op1 = op2;
   2815 }
   2816 
   2817 static void
   2818 x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2819 {
   2820 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2821 	const bool write = mem->write;
   2822 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2823 	uint64_t tmp;
   2824 	bool memop1;
   2825 
   2826 	memop1 = !mem->write;
   2827 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2828 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2829 
   2830 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2831 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2832 	mem->write = false;
   2833 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2834 
   2835 	/* Perform the SUB. */
   2836 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2837 
   2838 	if (write) {
   2839 		/* Write back the result. */
   2840 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2841 		mem->write = true;
   2842 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2843 	} else {
   2844 		/* Return data to the caller. */
   2845 		*retval = ret;
   2846 	}
   2847 
   2848 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2849 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2850 }
   2851 
   2852 static void
   2853 x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2854 {
   2855 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2856 	const bool write = mem->write;
   2857 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2858 
   2859 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2860 	op2 = 0;
   2861 
   2862 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2863 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2864 	mem->write = false;
   2865 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2866 
   2867 	/* Perform the XOR. */
   2868 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2869 
   2870 	if (write) {
   2871 		/* Write back the result. */
   2872 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2873 		mem->write = true;
   2874 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2875 	} else {
   2876 		/* Return data to the caller. */
   2877 		*retval = ret;
   2878 	}
   2879 
   2880 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2881 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2882 }
   2883 
   2884 static void
   2885 x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2886 {
   2887 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2888 	uint64_t tmp;
   2889 	bool memop1;
   2890 
   2891 	memop1 = !mem->write;
   2892 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2893 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2894 
   2895 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2896 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2897 	mem->write = false;
   2898 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2899 
   2900 	/* Perform the CMP. */
   2901 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2902 
   2903 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2904 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2905 }
   2906 
   2907 static void
   2908 x86_func_test(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2909 {
   2910 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2911 	uint64_t tmp;
   2912 	bool memop1;
   2913 
   2914 	memop1 = !mem->write;
   2915 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2916 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2917 
   2918 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2919 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2920 	mem->write = false;
   2921 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2922 
   2923 	/* Perform the TEST. */
   2924 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2925 
   2926 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2927 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2928 }
   2929 
   2930 static void
   2931 x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2932 {
   2933 	/*
   2934 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2935 	 */
   2936 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2937 }
   2938 
   2939 static void
   2940 x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2941 {
   2942 	/*
   2943 	 * Just move, and update RDI.
   2944 	 */
   2945 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2946 
   2947 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2948 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2949 	} else {
   2950 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2951 	}
   2952 }
   2953 
   2954 static void
   2955 x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2956 {
   2957 	/*
   2958 	 * Just move, and update RSI.
   2959 	 */
   2960 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2961 
   2962 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2963 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2964 	} else {
   2965 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2966 	}
   2967 }
   2968 
   2969 static void
   2970 x86_func_movs(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2971 {
   2972 	/*
   2973 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2974 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2975 	 */
   2976 
   2977 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2978 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2979 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2980 	} else {
   2981 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2982 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2983 	}
   2984 }
   2985 
   2986 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2987 
   2988 static inline uint64_t
   2989 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2990 {
   2991 	uint64_t val;
   2992 
   2993 	val = state->gprs[gpr];
   2994 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   2995 
   2996 	return val;
   2997 }
   2998 
   2999 static int
   3000 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   3001     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   3002 {
   3003 	struct x86_sib *sib;
   3004 	gvaddr_t gva = 0;
   3005 	uint64_t reg;
   3006 	int ret, seg;
   3007 
   3008 	if (store->type == STORE_SIB) {
   3009 		sib = &store->u.sib;
   3010 		if (sib->bas != NULL)
   3011 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   3012 		if (sib->idx != NULL) {
   3013 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   3014 			gva += sib->scale * reg;
   3015 		}
   3016 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   3017 		if (store->u.reg == NULL) {
   3018 			/* The base is null. Happens with disp32-only and
   3019 			 * disp16-only. */
   3020 		} else {
   3021 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   3022 		}
   3023 	} else if (store->type == STORE_DUALREG) {
   3024 		gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg1) +
   3025 		    gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg2);
   3026 	} else {
   3027 		gva = store->u.dmo;
   3028 	}
   3029 
   3030 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   3031 		gva += store->disp.data;
   3032 	}
   3033 
   3034 	if (store->hardseg != -1) {
   3035 		seg = store->hardseg;
   3036 	} else {
   3037 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   3038 			seg = instr->legpref.seg;
   3039 		} else {
   3040 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3041 		}
   3042 	}
   3043 
   3044 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   3045 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   3046 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3047 		}
   3048 	} else {
   3049 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   3050 		if (ret == -1)
   3051 			return -1;
   3052 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3053 	}
   3054 
   3055 	*gvap = gva;
   3056 	return 0;
   3057 }
   3058 
   3059 static int
   3060 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3061 {
   3062 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3063 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   3064 	size_t i, fetchsize;
   3065 	gvaddr_t gva;
   3066 	int ret, seg;
   3067 
   3068 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   3069 
   3070 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3071 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3072 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3073 		    fetchsize);
   3074 		if (ret == -1)
   3075 			return -1;
   3076 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3077 	}
   3078 
   3079 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, inst_bytes, fetchsize);
   3080 	if (ret == -1)
   3081 		return -1;
   3082 
   3083 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3084 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   3085 		byte = inst_bytes[i];
   3086 
   3087 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   3088 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3089 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   3090 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   3091 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   3092 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   3093 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   3094 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   3095 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   3096 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   3097 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   3098 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   3099 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   3100 			/* nothing */
   3101 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3102 			/* nothing */
   3103 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3104 			/* nothing */
   3105 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3106 			/* nothing */
   3107 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3108 			/* nothing */
   3109 		} else {
   3110 			return seg;
   3111 		}
   3112 	}
   3113 
   3114 	return seg;
   3115 }
   3116 
   3117 static int
   3118 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3119     struct nvmm_vcpu_exit *exit)
   3120 {
   3121 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3122 	size_t fetchsize;
   3123 	gvaddr_t gva;
   3124 	int ret;
   3125 
   3126 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3127 
   3128 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3129 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3130 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3131 		    fetchsize);
   3132 		if (ret == -1)
   3133 			return -1;
   3134 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3135 	}
   3136 
   3137 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3138 	    fetchsize);
   3139 	if (ret == -1)
   3140 		return -1;
   3141 
   3142 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3143 
   3144 	return 0;
   3145 }
   3146 
   3147 static int
   3148 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3149     struct x86_instr *instr)
   3150 {
   3151 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3152 	struct nvmm_mem mem;
   3153 	uint8_t data[8];
   3154 	gvaddr_t gva;
   3155 	size_t size;
   3156 	int ret;
   3157 
   3158 	size = instr->operand_size;
   3159 
   3160 	/* Source. */
   3161 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3162 	if (ret == -1)
   3163 		return -1;
   3164 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3165 	if (ret == -1)
   3166 		return -1;
   3167 
   3168 	/* Destination. */
   3169 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3170 	if (ret == -1)
   3171 		return -1;
   3172 	ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3173 	if (ret == -1)
   3174 		return -1;
   3175 
   3176 	mem.size = size;
   3177 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3178 
   3179 	return 0;
   3180 }
   3181 
   3182 static int
   3183 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3184     struct x86_instr *instr)
   3185 {
   3186 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3187 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3188 	struct nvmm_mem mem;
   3189 	uint8_t membuf[8];
   3190 	uint64_t val;
   3191 
   3192 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3193 
   3194 	mem.mach = mach;
   3195 	mem.vcpu = vcpu;
   3196 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3197 	mem.size = instr->operand_size;
   3198 	mem.data = membuf;
   3199 
   3200 	/* Determine the direction. */
   3201 	switch (instr->src.type) {
   3202 	case STORE_REG:
   3203 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3204 			/* Indirect access. */
   3205 			mem.write = false;
   3206 		} else {
   3207 			/* Direct access. */
   3208 			mem.write = true;
   3209 		}
   3210 		break;
   3211 	case STORE_DUALREG:
   3212 		if (instr->src.disp.type == DISP_NONE) {
   3213 			DISASSEMBLER_BUG();
   3214 		}
   3215 		mem.write = false;
   3216 		break;
   3217 	case STORE_IMM:
   3218 		mem.write = true;
   3219 		break;
   3220 	case STORE_SIB:
   3221 		mem.write = false;
   3222 		break;
   3223 	case STORE_DMO:
   3224 		mem.write = false;
   3225 		break;
   3226 	default:
   3227 		DISASSEMBLER_BUG();
   3228 	}
   3229 
   3230 	if (mem.write) {
   3231 		switch (instr->src.type) {
   3232 		case STORE_REG:
   3233 			/* The instruction was "reg -> mem". Fetch the register
   3234 			 * in membuf. */
   3235 			if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3236 				DISASSEMBLER_BUG();
   3237 			}
   3238 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3239 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3240 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3241 			break;
   3242 		case STORE_IMM:
   3243 			/* The instruction was "imm -> mem". Fetch the immediate
   3244 			 * in membuf. */
   3245 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3246 			break;
   3247 		default:
   3248 			DISASSEMBLER_BUG();
   3249 		}
   3250 	} else if (instr->emul->readreg) {
   3251 		/* The instruction was "mem -> reg", but the value of the
   3252 		 * register matters for the emul func. Fetch it in membuf. */
   3253 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3254 			DISASSEMBLER_BUG();
   3255 		}
   3256 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3257 			DISASSEMBLER_BUG();
   3258 		}
   3259 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3260 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3261 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3262 	}
   3263 
   3264 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3265 
   3266 	if (instr->emul->notouch) {
   3267 		/* We're done. */
   3268 		return 0;
   3269 	}
   3270 
   3271 	if (!mem.write) {
   3272 		/* The instruction was "mem -> reg". The emul func has filled
   3273 		 * membuf with the memory content. Install membuf in the
   3274 		 * register. */
   3275 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3276 			DISASSEMBLER_BUG();
   3277 		}
   3278 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3279 			DISASSEMBLER_BUG();
   3280 		}
   3281 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3282 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3283 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3284 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3285 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3286 	} else if (instr->emul->backprop) {
   3287 		/* The instruction was "reg -> mem", but the memory must be
   3288 		 * back-propagated to the register. Install membuf in the
   3289 		 * register. */
   3290 		if (__predict_false(instr->src.type != STORE_REG)) {
   3291 			DISASSEMBLER_BUG();
   3292 		}
   3293 		if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3294 			DISASSEMBLER_BUG();
   3295 		}
   3296 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3297 		val = __SHIFTIN(val, instr->src.u.reg->mask);
   3298 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->src.u.reg->mask;
   3299 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] |= val;
   3300 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3301 	}
   3302 
   3303 	return 0;
   3304 }
   3305 
   3306 int
   3307 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3308 {
   3309 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3310 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3311 	struct x86_instr instr;
   3312 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3313 	int ret;
   3314 
   3315 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_MEMORY)) {
   3316 		errno = EINVAL;
   3317 		return -1;
   3318 	}
   3319 
   3320 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
   3321 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3322 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3323 	if (ret == -1)
   3324 		return -1;
   3325 
   3326 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3327 		/*
   3328 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3329 		 * it ourselves.
   3330 		 */
   3331 		ret = fetch_instruction(mach, vcpu, exit);
   3332 		if (ret == -1)
   3333 			return -1;
   3334 	}
   3335 
   3336 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3337 	    &instr, state);
   3338 	if (ret == -1) {
   3339 		errno = ENODEV;
   3340 		return -1;
   3341 	}
   3342 
   3343 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3344 		cnt = rep_get_cnt(state, instr.address_size);
   3345 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3346 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3347 			goto out;
   3348 		}
   3349 	}
   3350 
   3351 	if (instr.opcode->movs) {
   3352 		ret = assist_mem_double(mach, vcpu, &instr);
   3353 	} else {
   3354 		ret = assist_mem_single(mach, vcpu, &instr);
   3355 	}
   3356 	if (ret == -1) {
   3357 		errno = ENODEV;
   3358 		return -1;
   3359 	}
   3360 
   3361 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3362 		cnt -= 1;
   3363 		rep_set_cnt(state, instr.address_size, cnt);
   3364 		if (cnt == 0) {
   3365 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3366 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3367 			if (state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3368 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3369 			}
   3370 		}
   3371 	} else {
   3372 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3373 	}
   3374 
   3375 out:
   3376 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3377 	if (ret == -1)
   3378 		return -1;
   3379 
   3380 	return 0;
   3381 }
   3382