x86/entry/64: Fix and clean up paranoid_exit
[platform/kernel/linux-rpi.git] / arch / x86 / entry / entry_64.S
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  *  linux/arch/x86_64/entry.S
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
6  *  Copyright (C) 2000, 2001, 2002  Andi Kleen SuSE Labs
7  *  Copyright (C) 2000  Pavel Machek <pavel@suse.cz>
8  *
9  * entry.S contains the system-call and fault low-level handling routines.
10  *
11  * Some of this is documented in Documentation/x86/entry_64.txt
12  *
13  * A note on terminology:
14  * - iret frame:        Architecture defined interrupt frame from SS to RIP
15  *                      at the top of the kernel process stack.
16  *
17  * Some macro usage:
18  * - ENTRY/END:         Define functions in the symbol table.
19  * - TRACE_IRQ_*:       Trace hardirq state for lock debugging.
20  * - idtentry:          Define exception entry points.
21  */
22 #include <linux/linkage.h>
23 #include <asm/segment.h>
24 #include <asm/cache.h>
25 #include <asm/errno.h>
26 #include <asm/asm-offsets.h>
27 #include <asm/msr.h>
28 #include <asm/unistd.h>
29 #include <asm/thread_info.h>
30 #include <asm/hw_irq.h>
31 #include <asm/page_types.h>
32 #include <asm/irqflags.h>
33 #include <asm/paravirt.h>
34 #include <asm/percpu.h>
35 #include <asm/asm.h>
36 #include <asm/smap.h>
37 #include <asm/pgtable_types.h>
38 #include <asm/export.h>
39 #include <asm/frame.h>
40 #include <asm/nospec-branch.h>
41 #include <asm/fsgsbase.h>
42 #include <linux/err.h>
43
44 #include "calling.h"
45
46 .code64
47 .section .entry.text, "ax"
48
49 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
50 ENTRY(native_usergs_sysret64)
51         UNWIND_HINT_EMPTY
52         swapgs
53         sysretq
54 END(native_usergs_sysret64)
55 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
56
57 .macro TRACE_IRQS_FLAGS flags:req
58 #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
59         btl     $9, \flags              /* interrupts off? */
60         jnc     1f
61         TRACE_IRQS_ON
62 1:
63 #endif
64 .endm
65
66 .macro TRACE_IRQS_IRETQ
67         TRACE_IRQS_FLAGS EFLAGS(%rsp)
68 .endm
69
70 /*
71  * When dynamic function tracer is enabled it will add a breakpoint
72  * to all locations that it is about to modify, sync CPUs, update
73  * all the code, sync CPUs, then remove the breakpoints. In this time
74  * if lockdep is enabled, it might jump back into the debug handler
75  * outside the updating of the IST protection. (TRACE_IRQS_ON/OFF).
76  *
77  * We need to change the IDT table before calling TRACE_IRQS_ON/OFF to
78  * make sure the stack pointer does not get reset back to the top
79  * of the debug stack, and instead just reuses the current stack.
80  */
81 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_FTRACE) && defined(CONFIG_TRACE_IRQFLAGS)
82
83 .macro TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
84         call    debug_stack_set_zero
85         TRACE_IRQS_OFF
86         call    debug_stack_reset
87 .endm
88
89 .macro TRACE_IRQS_ON_DEBUG
90         call    debug_stack_set_zero
91         TRACE_IRQS_ON
92         call    debug_stack_reset
93 .endm
94
95 .macro TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
96         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* interrupts off? */
97         jnc     1f
98         TRACE_IRQS_ON_DEBUG
99 1:
100 .endm
101
102 #else
103 # define TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                   TRACE_IRQS_OFF
104 # define TRACE_IRQS_ON_DEBUG                    TRACE_IRQS_ON
105 # define TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG                 TRACE_IRQS_IRETQ
106 #endif
107
108 /*
109  * 64-bit SYSCALL instruction entry. Up to 6 arguments in registers.
110  *
111  * This is the only entry point used for 64-bit system calls.  The
112  * hardware interface is reasonably well designed and the register to
113  * argument mapping Linux uses fits well with the registers that are
114  * available when SYSCALL is used.
115  *
116  * SYSCALL instructions can be found inlined in libc implementations as
117  * well as some other programs and libraries.  There are also a handful
118  * of SYSCALL instructions in the vDSO used, for example, as a
119  * clock_gettimeofday fallback.
120  *
121  * 64-bit SYSCALL saves rip to rcx, clears rflags.RF, then saves rflags to r11,
122  * then loads new ss, cs, and rip from previously programmed MSRs.
123  * rflags gets masked by a value from another MSR (so CLD and CLAC
124  * are not needed). SYSCALL does not save anything on the stack
125  * and does not change rsp.
126  *
127  * Registers on entry:
128  * rax  system call number
129  * rcx  return address
130  * r11  saved rflags (note: r11 is callee-clobbered register in C ABI)
131  * rdi  arg0
132  * rsi  arg1
133  * rdx  arg2
134  * r10  arg3 (needs to be moved to rcx to conform to C ABI)
135  * r8   arg4
136  * r9   arg5
137  * (note: r12-r15, rbp, rbx are callee-preserved in C ABI)
138  *
139  * Only called from user space.
140  *
141  * When user can change pt_regs->foo always force IRET. That is because
142  * it deals with uncanonical addresses better. SYSRET has trouble
143  * with them due to bugs in both AMD and Intel CPUs.
144  */
145
146 ENTRY(entry_SYSCALL_64)
147         UNWIND_HINT_EMPTY
148         /*
149          * Interrupts are off on entry.
150          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
151          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
152          */
153
154         swapgs
155         /* tss.sp2 is scratch space. */
156         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
157         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
158         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
159
160         /* Construct struct pt_regs on stack */
161         pushq   $__USER_DS                              /* pt_regs->ss */
162         pushq   PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)       /* pt_regs->sp */
163         pushq   %r11                                    /* pt_regs->flags */
164         pushq   $__USER_CS                              /* pt_regs->cs */
165         pushq   %rcx                                    /* pt_regs->ip */
166 GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
167         pushq   %rax                                    /* pt_regs->orig_ax */
168
169         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
170
171         TRACE_IRQS_OFF
172
173         /* IRQs are off. */
174         movq    %rax, %rdi
175         movq    %rsp, %rsi
176         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
177
178         TRACE_IRQS_IRETQ                /* we're about to change IF */
179
180         /*
181          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
182          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
183          * go to the slow exit path.
184          */
185         movq    RCX(%rsp), %rcx
186         movq    RIP(%rsp), %r11
187
188         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
189         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
190
191         /*
192          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
193          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
194          * the kernel, since userspace controls RSP.
195          *
196          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
197          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
198          *
199          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
200          * depending on paging mode) in the address.
201          */
202 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
203         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
204                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
205 #else
206         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
207         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
208 #endif
209
210         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
211         cmpq    %rcx, %r11
212         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
213
214         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
215         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
216
217         movq    R11(%rsp), %r11
218         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
219         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
220
221         /*
222          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
223          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
224          * need to restore it correctly.
225          *
226          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
227          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
228          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
229          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
230          * this user code:
231          *
232          *           movq       $stuck_here, %rcx
233          *           pushfq
234          *           popq %r11
235          *   stuck_here:
236          *
237          * would never get past 'stuck_here'.
238          */
239         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
240         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
241
242         /* nothing to check for RSP */
243
244         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
245         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
246
247         /*
248          * We win! This label is here just for ease of understanding
249          * perf profiles. Nothing jumps here.
250          */
251 syscall_return_via_sysret:
252         /* rcx and r11 are already restored (see code above) */
253         UNWIND_HINT_EMPTY
254         POP_REGS pop_rdi=0 skip_r11rcx=1
255
256         /*
257          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
258          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
259          */
260         movq    %rsp, %rdi
261         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
262
263         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
264         pushq   (%rdi)          /* RDI */
265
266         /*
267          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
268          * We can do future final exit work right here.
269          */
270         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
271
272         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
273
274         popq    %rdi
275         popq    %rsp
276         USERGS_SYSRET64
277 END(entry_SYSCALL_64)
278
279 /*
280  * %rdi: prev task
281  * %rsi: next task
282  */
283 ENTRY(__switch_to_asm)
284         UNWIND_HINT_FUNC
285         /*
286          * Save callee-saved registers
287          * This must match the order in inactive_task_frame
288          */
289         pushq   %rbp
290         pushq   %rbx
291         pushq   %r12
292         pushq   %r13
293         pushq   %r14
294         pushq   %r15
295
296         /* switch stack */
297         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
298         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
299
300 #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
301         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
302         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(fixed_percpu_data) + stack_canary_offset
303 #endif
304
305 #ifdef CONFIG_RETPOLINE
306         /*
307          * When switching from a shallower to a deeper call stack
308          * the RSB may either underflow or use entries populated
309          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
310          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
311          * speculative execution to prevent attack.
312          */
313         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
314 #endif
315
316         /* restore callee-saved registers */
317         popq    %r15
318         popq    %r14
319         popq    %r13
320         popq    %r12
321         popq    %rbx
322         popq    %rbp
323
324         jmp     __switch_to
325 END(__switch_to_asm)
326
327 /*
328  * A newly forked process directly context switches into this address.
329  *
330  * rax: prev task we switched from
331  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
332  * r12: kernel thread arg
333  */
334 ENTRY(ret_from_fork)
335         UNWIND_HINT_EMPTY
336         movq    %rax, %rdi
337         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
338
339         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
340         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
341
342 2:
343         UNWIND_HINT_REGS
344         movq    %rsp, %rdi
345         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
346         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
347         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
348
349 1:
350         /* kernel thread */
351         UNWIND_HINT_EMPTY
352         movq    %r12, %rdi
353         CALL_NOSPEC %rbx
354         /*
355          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
356          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
357          * syscall.
358          */
359         movq    $0, RAX(%rsp)
360         jmp     2b
361 END(ret_from_fork)
362
363 /*
364  * Build the entry stubs with some assembler magic.
365  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
366  */
367         .align 8
368 ENTRY(irq_entries_start)
369     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
370     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
371         UNWIND_HINT_IRET_REGS
372         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
373         jmp     common_interrupt
374         .align  8
375         vector=vector+1
376     .endr
377 END(irq_entries_start)
378
379 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
380 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
381         pushq %rax
382         SAVE_FLAGS(CLBR_RAX)
383         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
384         jz .Lokay_\@
385         ud2
386 .Lokay_\@:
387         popq %rax
388 #endif
389 .endm
390
391 /*
392  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
393  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
394  * Requires kernel GSBASE.
395  *
396  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
397  */
398 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp save_ret=0
399         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
400
401         .if \save_ret
402         /*
403          * If save_ret is set, the original stack contains one additional
404          * entry -- the return address. Therefore, move the address one
405          * entry below %rsp to \old_rsp.
406          */
407         leaq    8(%rsp), \old_rsp
408         .else
409         movq    %rsp, \old_rsp
410         .endif
411
412         .if \regs
413         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
414         .endif
415
416         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
417         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
418
419         /*
420          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
421          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
422          *
423          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
424          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
425          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
426          * handler.
427          *
428          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
429          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
430          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
431          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
432          */
433
434         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_backing_store + IRQ_STACK_SIZE - 8)
435         movq    PER_CPU_VAR(hardirq_stack_ptr), %rsp
436
437 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
438         /*
439          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
440          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
441          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
442          * of bug quickly.
443          */
444         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
445         je      .Lirq_stack_okay\@
446         ud2
447         .Lirq_stack_okay\@:
448 #endif
449
450 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
451         pushq   \old_rsp
452
453         .if \regs
454         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
455         .endif
456
457         .if \save_ret
458         /*
459          * Push the return address to the stack. This return address can
460          * be found at the "real" original RSP, which was offset by 8 at
461          * the beginning of this macro.
462          */
463         pushq   -8(\old_rsp)
464         .endif
465 .endm
466
467 /*
468  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
469  */
470 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
471         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
472         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
473         popq    %rsp
474
475         .if \regs
476         UNWIND_HINT_REGS
477         .endif
478
479         /*
480          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
481          * the irq stack but we're not on it.
482          */
483
484         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
485 .endm
486
487 /*
488  * Interrupt entry helper function.
489  *
490  * Entry runs with interrupts off. Stack layout at entry:
491  * +----------------------------------------------------+
492  * | regs->ss                                           |
493  * | regs->rsp                                          |
494  * | regs->eflags                                       |
495  * | regs->cs                                           |
496  * | regs->ip                                           |
497  * +----------------------------------------------------+
498  * | regs->orig_ax = ~(interrupt number)                |
499  * +----------------------------------------------------+
500  * | return address                                     |
501  * +----------------------------------------------------+
502  */
503 ENTRY(interrupt_entry)
504         UNWIND_HINT_FUNC
505         ASM_CLAC
506         cld
507
508         testb   $3, CS-ORIG_RAX+8(%rsp)
509         jz      1f
510         SWAPGS
511
512         /*
513          * Switch to the thread stack. The IRET frame and orig_ax are
514          * on the stack, as well as the return address. RDI..R12 are
515          * not (yet) on the stack and space has not (yet) been
516          * allocated for them.
517          */
518         pushq   %rdi
519
520         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
521         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
522         movq    %rsp, %rdi
523         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
524
525          /*
526           * We have RDI, return address, and orig_ax on the stack on
527           * top of the IRET frame. That means offset=24
528           */
529         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdi offset=24
530
531         pushq   7*8(%rdi)               /* regs->ss */
532         pushq   6*8(%rdi)               /* regs->rsp */
533         pushq   5*8(%rdi)               /* regs->eflags */
534         pushq   4*8(%rdi)               /* regs->cs */
535         pushq   3*8(%rdi)               /* regs->ip */
536         pushq   2*8(%rdi)               /* regs->orig_ax */
537         pushq   8(%rdi)                 /* return address */
538         UNWIND_HINT_FUNC
539
540         movq    (%rdi), %rdi
541 1:
542
543         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
544         ENCODE_FRAME_POINTER 8
545
546         testb   $3, CS+8(%rsp)
547         jz      1f
548
549         /*
550          * IRQ from user mode.
551          *
552          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
553          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
554          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF is idempotent,
555          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
556          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
557          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
558          */
559         TRACE_IRQS_OFF
560
561         CALL_enter_from_user_mode
562
563 1:
564         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi save_ret=1
565         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
566         TRACE_IRQS_OFF
567
568         ret
569 END(interrupt_entry)
570 _ASM_NOKPROBE(interrupt_entry)
571
572
573 /* Interrupt entry/exit. */
574
575         /*
576          * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
577          * then jump to common_interrupt.
578          */
579         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
580 common_interrupt:
581         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
582         call    interrupt_entry
583         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
584         call    do_IRQ  /* rdi points to pt_regs */
585         /* 0(%rsp): old RSP */
586 ret_from_intr:
587         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
588         TRACE_IRQS_OFF
589
590         LEAVE_IRQ_STACK
591
592         testb   $3, CS(%rsp)
593         jz      retint_kernel
594
595         /* Interrupt came from user space */
596 GLOBAL(retint_user)
597         mov     %rsp,%rdi
598         call    prepare_exit_to_usermode
599         TRACE_IRQS_IRETQ
600
601 GLOBAL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode)
602 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
603         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
604         testb   $3, CS(%rsp)
605         jnz     1f
606         ud2
607 1:
608 #endif
609         POP_REGS pop_rdi=0
610
611         /*
612          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
613          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
614          */
615         movq    %rsp, %rdi
616         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
617
618         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
619         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
620         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
621         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
622         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
623         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
624
625         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
626         pushq   (%rdi)
627
628         /*
629          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
630          * We can do future final exit work right here.
631          */
632         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
633
634         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
635
636         /* Restore RDI. */
637         popq    %rdi
638         SWAPGS
639         INTERRUPT_RETURN
640
641
642 /* Returning to kernel space */
643 retint_kernel:
644 #ifdef CONFIG_PREEMPT
645         /* Interrupts are off */
646         /* Check if we need preemption */
647         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
648         jnc     1f
649         cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
650         jnz     1f
651         call    preempt_schedule_irq
652 1:
653 #endif
654         /*
655          * The iretq could re-enable interrupts:
656          */
657         TRACE_IRQS_IRETQ
658
659 GLOBAL(restore_regs_and_return_to_kernel)
660 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
661         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
662         testb   $3, CS(%rsp)
663         jz      1f
664         ud2
665 1:
666 #endif
667         POP_REGS
668         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
669         /*
670          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
671          * when returning from IPI handler.
672          */
673         INTERRUPT_RETURN
674
675 ENTRY(native_iret)
676         UNWIND_HINT_IRET_REGS
677         /*
678          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
679          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
680          */
681 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
682         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
683         jnz     native_irq_return_ldt
684 #endif
685
686 .global native_irq_return_iret
687 native_irq_return_iret:
688         /*
689          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
690          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
691          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
692          * Other faults here are fatal.
693          */
694         iretq
695
696 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
697 native_irq_return_ldt:
698         /*
699          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
700          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
701          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
702          * of the ESPFIX stack.
703          *
704          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
705          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
706          *
707          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
708          *
709          * --- top of ESPFIX stack ---
710          * SS
711          * RSP
712          * RFLAGS
713          * CS
714          * RIP  <-- RSP points here when we're done
715          * RAX  <-- espfix_waddr points here
716          * --- bottom of ESPFIX stack ---
717          */
718
719         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
720         SWAPGS                                  /* to kernel GS */
721         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
722
723         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
724         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
725         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
726         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
727         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
728         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
729         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
730         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
731         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
732         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
733         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
734         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
735         /* Now RAX == RSP. */
736
737         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
738
739         /*
740          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
741          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
742          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
743          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
744          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
745          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
746          */
747         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
748
749         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
750         SWAPGS                                  /* to user GS */
751         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
752
753         movq    %rax, %rsp
754         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
755
756         /*
757          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
758          * still read.
759          */
760         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
761
762         /*
763          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
764          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
765          * values.  We can now IRET back to userspace.
766          */
767         jmp     native_irq_return_iret
768 #endif
769 END(common_interrupt)
770 _ASM_NOKPROBE(common_interrupt)
771
772 /*
773  * APIC interrupts.
774  */
775 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
776 ENTRY(\sym)
777         UNWIND_HINT_IRET_REGS
778         pushq   $~(\num)
779 .Lcommon_\sym:
780         call    interrupt_entry
781         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
782         call    \do_sym /* rdi points to pt_regs */
783         jmp     ret_from_intr
784 END(\sym)
785 _ASM_NOKPROBE(\sym)
786 .endm
787
788 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
789 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
790 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
791
792 .macro apicinterrupt num sym do_sym
793 PUSH_SECTION_IRQENTRY
794 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
795 POP_SECTION_IRQENTRY
796 .endm
797
798 #ifdef CONFIG_SMP
799 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
800 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
801 #endif
802
803 #ifdef CONFIG_X86_UV
804 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
805 #endif
806
807 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
808 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
809
810 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
811 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
812 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
813 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
814 #endif
815
816 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
817 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
818 #endif
819
820 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
821 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
822 #endif
823
824 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
825 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
826 #endif
827
828 #ifdef CONFIG_SMP
829 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
830 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
831 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
832 #endif
833
834 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
835 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
836
837 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
838 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
839 #endif
840
841 /*
842  * Exception entry points.
843  */
844 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw) + (TSS_ist + (x) * 8)
845
846 /**
847  * idtentry - Generate an IDT entry stub
848  * @sym:                Name of the generated entry point
849  * @do_sym:             C function to be called
850  * @has_error_code:     True if this IDT vector has an error code on the stack
851  * @paranoid:           non-zero means that this vector may be invoked from
852  *                      kernel mode with user GSBASE and/or user CR3.
853  *                      2 is special -- see below.
854  * @shift_ist:          Set to an IST index if entries from kernel mode should
855  *                      decrement the IST stack so that nested entries get a
856  *                      fresh stack.  (This is for #DB, which has a nasty habit
857  *                      of recursing.)
858  *
859  * idtentry generates an IDT stub that sets up a usable kernel context,
860  * creates struct pt_regs, and calls @do_sym.  The stub has the following
861  * special behaviors:
862  *
863  * On an entry from user mode, the stub switches from the trampoline or
864  * IST stack to the normal thread stack.  On an exit to user mode, the
865  * normal exit-to-usermode path is invoked.
866  *
867  * On an exit to kernel mode, if @paranoid == 0, we check for preemption,
868  * whereas we omit the preemption check if @paranoid != 0.  This is purely
869  * because the implementation is simpler this way.  The kernel only needs
870  * to check for asynchronous kernel preemption when IRQ handlers return.
871  *
872  * If @paranoid == 0, then the stub will handle IRET faults by pretending
873  * that the fault came from user mode.  It will handle gs_change faults by
874  * pretending that the fault happened with kernel GSBASE.  Since this handling
875  * is omitted for @paranoid != 0, the #GP, #SS, and #NP stubs must have
876  * @paranoid == 0.  This special handling will do the wrong thing for
877  * espfix-induced #DF on IRET, so #DF must not use @paranoid == 0.
878  *
879  * @paranoid == 2 is special: the stub will never switch stacks.  This is for
880  * #DF: if the thread stack is somehow unusable, we'll still get a useful OOPS.
881  */
882 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1 ist_offset=0 create_gap=0
883 ENTRY(\sym)
884         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
885
886         /* Sanity check */
887         .if \shift_ist != -1 && \paranoid == 0
888         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
889         .endif
890
891         ASM_CLAC
892
893         .if \has_error_code == 0
894         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
895         .endif
896
897         .if \paranoid == 1
898         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)           /* If coming from userspace, switch stacks */
899         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
900         .endif
901
902         .if \create_gap == 1
903         /*
904          * If coming from kernel space, create a 6-word gap to allow the
905          * int3 handler to emulate a call instruction.
906          */
907         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
908         jnz     .Lfrom_usermode_no_gap_\@
909         .rept   6
910         pushq   5*8(%rsp)
911         .endr
912         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
913 .Lfrom_usermode_no_gap_\@:
914         .endif
915
916         .if \paranoid
917         call    paranoid_entry
918         .else
919         call    error_entry
920         .endif
921         UNWIND_HINT_REGS
922         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
923
924         .if \paranoid
925         .if \shift_ist != -1
926         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
927         .else
928         TRACE_IRQS_OFF
929         .endif
930         .endif
931
932         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
933
934         .if \has_error_code
935         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
936         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
937         .else
938         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
939         .endif
940
941         .if \shift_ist != -1
942         subq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
943         .endif
944
945         call    \do_sym
946
947         .if \shift_ist != -1
948         addq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
949         .endif
950
951         .if \paranoid
952         jmp     paranoid_exit
953         .else
954         jmp     error_exit
955         .endif
956
957         .if \paranoid == 1
958         /*
959          * Entry from userspace.  Switch stacks and treat it
960          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
961          * run in real process context if user_mode(regs).
962          */
963 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
964         call    error_entry
965
966         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
967
968         .if \has_error_code
969         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
970         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
971         .else
972         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
973         .endif
974
975         call    \do_sym
976
977         jmp     error_exit
978         .endif
979 _ASM_NOKPROBE(\sym)
980 END(\sym)
981 .endm
982
983 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
984 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
985 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
986 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
987 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
988 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2
989 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
990 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
991 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
992 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
993 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
994 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
995 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
996
997
998         /*
999          * Reload gs selector with exception handling
1000          * edi:  new selector
1001          */
1002 ENTRY(native_load_gs_index)
1003         FRAME_BEGIN
1004         pushfq
1005         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
1006         TRACE_IRQS_OFF
1007         SWAPGS
1008 .Lgs_change:
1009         movl    %edi, %gs
1010 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
1011         SWAPGS
1012         TRACE_IRQS_FLAGS (%rsp)
1013         popfq
1014         FRAME_END
1015         ret
1016 ENDPROC(native_load_gs_index)
1017 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
1018
1019         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, bad_gs)
1020         .section .fixup, "ax"
1021         /* running with kernelgs */
1022 bad_gs:
1023         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
1024 .macro ZAP_GS
1025         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
1026         movl $__USER_DS, %eax
1027         movl %eax, %gs
1028 .endm
1029         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
1030         xorl    %eax, %eax
1031         movl    %eax, %gs
1032         jmp     2b
1033         .previous
1034
1035 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
1036 ENTRY(do_softirq_own_stack)
1037         pushq   %rbp
1038         mov     %rsp, %rbp
1039         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
1040         call    __do_softirq
1041         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
1042         leaveq
1043         ret
1044 ENDPROC(do_softirq_own_stack)
1045
1046 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1047 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
1048
1049 /*
1050  * A note on the "critical region" in our callback handler.
1051  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
1052  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
1053  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
1054  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
1055  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
1056  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
1057  * like to avoid the possibility.
1058  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
1059  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
1060  * activation and restart the handler using the previous one.
1061  */
1062 ENTRY(xen_do_hypervisor_callback)               /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1063
1064 /*
1065  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1066  * see the correct pointer to the pt_regs
1067  */
1068         UNWIND_HINT_FUNC
1069         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1070         UNWIND_HINT_REGS
1071
1072         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1073         call    xen_evtchn_do_upcall
1074         LEAVE_IRQ_STACK
1075
1076 #ifndef CONFIG_PREEMPT
1077         call    xen_maybe_preempt_hcall
1078 #endif
1079         jmp     error_exit
1080 END(xen_do_hypervisor_callback)
1081
1082 /*
1083  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1084  * We get here for two reasons:
1085  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1086  *  2. Fault while executing IRET
1087  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1088  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1089  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1090  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1091  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1092  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1093  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1094  */
1095 ENTRY(xen_failsafe_callback)
1096         UNWIND_HINT_EMPTY
1097         movl    %ds, %ecx
1098         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1099         jne     1f
1100         movl    %es, %ecx
1101         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1102         jne     1f
1103         movl    %fs, %ecx
1104         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1105         jne     1f
1106         movl    %gs, %ecx
1107         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1108         jne     1f
1109         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1110         movq    (%rsp), %rcx
1111         movq    8(%rsp), %r11
1112         addq    $0x30, %rsp
1113         pushq   $0                              /* RIP */
1114         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1115         jmp     general_protection
1116 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1117         movq    (%rsp), %rcx
1118         movq    8(%rsp), %r11
1119         addq    $0x30, %rsp
1120         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1121         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1122         PUSH_AND_CLEAR_REGS
1123         ENCODE_FRAME_POINTER
1124         jmp     error_exit
1125 END(xen_failsafe_callback)
1126 #endif /* CONFIG_XEN_PV */
1127
1128 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
1129 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1130         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1131 #endif
1132
1133
1134 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1135 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1136         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1137
1138 apicinterrupt3 HYPERV_REENLIGHTENMENT_VECTOR \
1139         hyperv_reenlightenment_vector hyperv_reenlightenment_intr
1140
1141 apicinterrupt3 HYPERV_STIMER0_VECTOR \
1142         hv_stimer0_callback_vector hv_stimer0_vector_handler
1143 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1144
1145 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=IST_INDEX_DB ist_offset=DB_STACK_OFFSET
1146 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0        create_gap=1
1147 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1148
1149 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1150 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1151 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1152 idtentry xenint3                do_int3                 has_error_code=0
1153 #endif
1154
1155 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1156 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1
1157
1158 #ifdef CONFIG_KVM_GUEST
1159 idtentry async_page_fault       do_async_page_fault     has_error_code=1
1160 #endif
1161
1162 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1163 idtentry machine_check          do_mce                  has_error_code=0        paranoid=1
1164 #endif
1165
1166 /*
1167  * Save all registers in pt_regs. Return GSBASE related information
1168  * in EBX depending on the availability of the FSGSBASE instructions:
1169  *
1170  * FSGSBASE     R/EBX
1171  *     N        0 -> SWAPGS on exit
1172  *              1 -> no SWAPGS on exit
1173  *
1174  *     Y        GSBASE value at entry, must be restored in paranoid_exit
1175  */
1176 ENTRY(paranoid_entry)
1177         UNWIND_HINT_FUNC
1178         cld
1179         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1180         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1181
1182         /*
1183          * Always stash CR3 in %r14.  This value will be restored,
1184          * verbatim, at exit.  Needed if paranoid_entry interrupted
1185          * another entry that already switched to the user CR3 value
1186          * but has not yet returned to userspace.
1187          *
1188          * This is also why CS (stashed in the "iret frame" by the
1189          * hardware at entry) can not be used: this may be a return
1190          * to kernel code, but with a user CR3 value.
1191          *
1192          * Switching CR3 does not depend on kernel GSBASE so it can
1193          * be done before switching to the kernel GSBASE. This is
1194          * required for FSGSBASE because the kernel GSBASE has to
1195          * be retrieved from a kernel internal table.
1196          */
1197         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1198
1199         /*
1200          * Handling GSBASE depends on the availability of FSGSBASE.
1201          *
1202          * Without FSGSBASE the kernel enforces that negative GSBASE
1203          * values indicate kernel GSBASE. With FSGSBASE no assumptions
1204          * can be made about the GSBASE value when entering from user
1205          * space.
1206         */
1207         ALTERNATIVE "jmp .Lparanoid_entry_checkgs", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
1208
1209         /*
1210          * Read the current GSBASE and store it in in %rbx unconditionally,
1211          * retrieve and set the current CPUs kernel GSBASE. The stored value
1212          * has to be restored in paranoid_exit unconditionally.
1213          */
1214         SAVE_AND_SET_GSBASE scratch_reg=%rax save_reg=%rbx
1215         ret
1216
1217 .Lparanoid_entry_checkgs:
1218         /* EBX = 1 -> kernel GSBASE active, no restore required */
1219         movl    $1, %ebx
1220         /*
1221          * The kernel-enforced convention is a negative GSBASE indicates
1222          * a kernel value. No SWAPGS needed on entry and exit.
1223          */
1224         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1225         rdmsr
1226         testl   %edx, %edx
1227         jns     .Lparanoid_entry_swapgs
1228         ret
1229
1230 .Lparanoid_entry_swapgs:
1231         SWAPGS
1232         /* EBX = 0 -> SWAPGS required on exit */
1233         xorl    %ebx, %ebx
1234         ret
1235 END(paranoid_entry)
1236
1237 /*
1238  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1239  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1240  * from kernel space.
1241  *
1242  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1243  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1244  * be complicated.  Fortunately, there's no good reason to try
1245  * to handle preemption here.
1246  *
1247  * R/EBX contains the GSBASE related information depending on the
1248  * availability of the FSGSBASE instructions:
1249  *
1250  * FSGSBASE     R/EBX
1251  *     N        0 -> SWAPGS on exit
1252  *              1 -> no SWAPGS on exit
1253  *
1254  *     Y        User space GSBASE, must be restored unconditionally
1255  */
1256 ENTRY(paranoid_exit)
1257         UNWIND_HINT_REGS
1258         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1259
1260         /*
1261          * The order of operations is important.  IRQ tracing requires
1262          * kernel GSBASE and CR3.  RESTORE_CR3 requires kernel GS base.
1263          *
1264          * NB to anyone to tries to optimize this code: this code does
1265          * not execute at all for exceptions coming from user mode.  Those
1266          * exceptions go through error_exit instead.
1267          */
1268         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1269         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1270
1271         /* Handle the three GSBASE cases. */
1272         ALTERNATIVE "jmp .Lparanoid_exit_checkgs", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
1273
1274         /* With FSGSBASE enabled, unconditionally restore GSBASE */
1275         wrgsbase        %rbx
1276         jmp     restore_regs_and_return_to_kernel
1277
1278 .Lparanoid_exit_checkgs:
1279         /* On non-FSGSBASE systems, conditionally do SWAPGS */
1280         testl   %ebx, %ebx
1281         jnz     restore_regs_and_return_to_kernel
1282
1283         /* We are returning to a context with user GSBASE. */
1284         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1285         jmp     restore_regs_and_return_to_kernel
1286 END(paranoid_exit)
1287
1288 /*
1289  * Save all registers in pt_regs, and switch GS if needed.
1290  */
1291 ENTRY(error_entry)
1292         UNWIND_HINT_FUNC
1293         cld
1294         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1295         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1296         testb   $3, CS+8(%rsp)
1297         jz      .Lerror_kernelspace
1298
1299         /*
1300          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1301          * from user mode due to an IRET fault.
1302          */
1303         SWAPGS
1304         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1305         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1306
1307 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1308         /* Put us onto the real thread stack. */
1309         popq    %r12                            /* save return addr in %12 */
1310         movq    %rsp, %rdi                      /* arg0 = pt_regs pointer */
1311         call    sync_regs
1312         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
1313         ENCODE_FRAME_POINTER
1314         pushq   %r12
1315
1316         /*
1317          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
1318          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
1319          * (which can take locks).
1320          */
1321         TRACE_IRQS_OFF
1322         CALL_enter_from_user_mode
1323         ret
1324
1325 .Lerror_entry_done:
1326         TRACE_IRQS_OFF
1327         ret
1328
1329         /*
1330          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1331          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1332          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1333          * for these here too.
1334          */
1335 .Lerror_kernelspace:
1336         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1337         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1338         je      .Lerror_bad_iret
1339         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1340         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1341         je      .Lbstep_iret
1342         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1343         jne     .Lerror_entry_done
1344
1345         /*
1346          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1347          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1348          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1349          */
1350         SWAPGS
1351         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1352         jmp .Lerror_entry_done
1353
1354 .Lbstep_iret:
1355         /* Fix truncated RIP */
1356         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1357         /* fall through */
1358
1359 .Lerror_bad_iret:
1360         /*
1361          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1362          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1363          */
1364         SWAPGS
1365         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1366
1367         /*
1368          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1369          * as if we faulted immediately after IRET.
1370          */
1371         mov     %rsp, %rdi
1372         call    fixup_bad_iret
1373         mov     %rax, %rsp
1374         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1375 END(error_entry)
1376
1377 ENTRY(error_exit)
1378         UNWIND_HINT_REGS
1379         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1380         TRACE_IRQS_OFF
1381         testb   $3, CS(%rsp)
1382         jz      retint_kernel
1383         jmp     retint_user
1384 END(error_exit)
1385
1386 /*
1387  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1388  * so we can use real assembly here.
1389  *
1390  * Registers:
1391  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1392  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1393  */
1394 ENTRY(nmi)
1395         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1396
1397         /*
1398          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1399          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1400          * This means that we can have nested NMIs where the next
1401          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1402          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1403          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1404          * anyway.
1405          *
1406          * To handle this case we do the following:
1407          *  Check the a special location on the stack that contains
1408          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1409          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1410          *  is an NMI stack.
1411          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1412          *  stack then:
1413          *    o Set the special variable on the stack
1414          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1415          *      stack
1416          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1417          *    o Continue processing the NMI
1418          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1419          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1420          *    o return back to the first NMI
1421          *
1422          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1423          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1424          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1425          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1426          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1427          * NMI.
1428          *
1429          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1430          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1431          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1432          * other IST entries.
1433          */
1434
1435         ASM_CLAC
1436
1437         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1438         pushq   %rdx
1439
1440         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1441         jz      .Lnmi_from_kernel
1442
1443         /*
1444          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1445          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1446          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1447          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1448          * are off.
1449          *
1450          * We also must not push anything to the stack before switching
1451          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1452          */
1453
1454         swapgs
1455         cld
1456         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1457         movq    %rsp, %rdx
1458         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1459         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1460         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1461         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1462         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1463         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1464         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1465         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1466         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1467         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1468         ENCODE_FRAME_POINTER
1469
1470         /*
1471          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1472          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1473          * done with the NMI stack.
1474          */
1475
1476         movq    %rsp, %rdi
1477         movq    $-1, %rsi
1478         call    do_nmi
1479
1480         /*
1481          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1482          * work, because we don't want to enable interrupts.
1483          */
1484         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1485
1486 .Lnmi_from_kernel:
1487         /*
1488          * Here's what our stack frame will look like:
1489          * +---------------------------------------------------------+
1490          * | original SS                                             |
1491          * | original Return RSP                                     |
1492          * | original RFLAGS                                         |
1493          * | original CS                                             |
1494          * | original RIP                                            |
1495          * +---------------------------------------------------------+
1496          * | temp storage for rdx                                    |
1497          * +---------------------------------------------------------+
1498          * | "NMI executing" variable                                |
1499          * +---------------------------------------------------------+
1500          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1501          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1502          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1503          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1504          * | iret RIP         }                                      |
1505          * +---------------------------------------------------------+
1506          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1507          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1508          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1509          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1510          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1511          * +---------------------------------------------------------+
1512          * | pt_regs                                                 |
1513          * +---------------------------------------------------------+
1514          *
1515          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1516          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1517          * space for the asm code here.
1518          *
1519          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1520          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1521          * processing.
1522          *
1523          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1524          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1525          * frame pointing to the final return target.
1526          */
1527
1528         /*
1529          * Determine whether we're a nested NMI.
1530          *
1531          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1532          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1533          * modify the "iret" frame because it's being written by
1534          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1535          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1536          * resume the outer NMI.
1537          */
1538
1539         movq    $repeat_nmi, %rdx
1540         cmpq    8(%rsp), %rdx
1541         ja      1f
1542         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1543         cmpq    8(%rsp), %rdx
1544         ja      nested_nmi_out
1545 1:
1546
1547         /*
1548          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1549          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1550          * before IRET.
1551          */
1552         cmpl    $1, -8(%rsp)
1553         je      nested_nmi
1554
1555         /*
1556          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1557          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1558          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1559          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1560          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1561          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1562          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1563          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1564          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1565          * "NMI executing".
1566          */
1567         lea     6*8(%rsp), %rdx
1568         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1569         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1570         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1571         ja      first_nmi
1572
1573         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1574         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1575         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1576         jb      first_nmi
1577
1578         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1579
1580         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1581         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1582
1583         /* This is a nested NMI. */
1584
1585 nested_nmi:
1586         /*
1587          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1588          * iteration of NMI handling.
1589          */
1590         subq    $8, %rsp
1591         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1592         pushq   $__KERNEL_DS
1593         pushq   %rdx
1594         pushfq
1595         pushq   $__KERNEL_CS
1596         pushq   $repeat_nmi
1597
1598         /* Put stack back */
1599         addq    $(6*8), %rsp
1600
1601 nested_nmi_out:
1602         popq    %rdx
1603
1604         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1605         iretq
1606
1607 first_nmi:
1608         /* Restore rdx. */
1609         movq    (%rsp), %rdx
1610
1611         /* Make room for "NMI executing". */
1612         pushq   $0
1613
1614         /* Leave room for the "iret" frame */
1615         subq    $(5*8), %rsp
1616
1617         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1618         .rept 5
1619         pushq   11*8(%rsp)
1620         .endr
1621         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1622
1623         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1624
1625 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1626         /*
1627          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1628          * default because IRET is very expensive.
1629          */
1630         pushq   $0              /* SS */
1631         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1632         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1633         pushfq                  /* RFLAGS */
1634         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1635         pushq   $1f             /* RIP */
1636         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1637         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1638 1:
1639 #endif
1640
1641 repeat_nmi:
1642         /*
1643          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1644          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1645          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1646          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1647          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1648          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1649          * NMI will update.
1650          *
1651          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1652          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1653          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1654          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1655          * is zero.
1656          */
1657         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1658
1659         /*
1660          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1661          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1662          * it or it will end up containing garbage.
1663          */
1664         addq    $(10*8), %rsp
1665         .rept 5
1666         pushq   -6*8(%rsp)
1667         .endr
1668         subq    $(5*8), %rsp
1669 end_repeat_nmi:
1670
1671         /*
1672          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1673          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1674          * frame to point back to repeat_nmi.
1675          */
1676         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1677
1678         /*
1679          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1680          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1681          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1682          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1683          * exceptions might do.
1684          */
1685         call    paranoid_entry
1686         UNWIND_HINT_REGS
1687
1688         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1689         movq    %rsp, %rdi
1690         movq    $-1, %rsi
1691         call    do_nmi
1692
1693         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1694         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1695
1696         /*
1697          * The above invocation of paranoid_entry stored the GSBASE
1698          * related information in R/EBX depending on the availability
1699          * of FSGSBASE.
1700          *
1701          * If FSGSBASE is enabled, restore the saved GSBASE value
1702          * unconditionally, otherwise take the conditional SWAPGS path.
1703          */
1704         ALTERNATIVE "jmp nmi_no_fsgsbase", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
1705
1706         wrgsbase        %rbx
1707         jmp     nmi_restore
1708
1709 nmi_no_fsgsbase:
1710         /* EBX == 0 -> invoke SWAPGS */
1711         testl   %ebx, %ebx
1712         jnz     nmi_restore
1713
1714 nmi_swapgs:
1715         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1716
1717 nmi_restore:
1718         POP_REGS
1719
1720         /*
1721          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1722          * at the "iret" frame.
1723          */
1724         addq    $6*8, %rsp
1725
1726         /*
1727          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1728          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1729          * the SYSCALL entry and exit paths.
1730          *
1731          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1732          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1733          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1734          */
1735         std
1736         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1737
1738         /*
1739          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1740          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1741          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1742          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1743          */
1744         iretq
1745 END(nmi)
1746
1747 #ifndef CONFIG_IA32_EMULATION
1748 /*
1749  * This handles SYSCALL from 32-bit code.  There is no way to program
1750  * MSRs to fully disable 32-bit SYSCALL.
1751  */
1752 ENTRY(ignore_sysret)
1753         UNWIND_HINT_EMPTY
1754         mov     $-ENOSYS, %eax
1755         sysret
1756 END(ignore_sysret)
1757 #endif
1758
1759 ENTRY(rewind_stack_do_exit)
1760         UNWIND_HINT_FUNC
1761         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1762         xorl    %ebp, %ebp
1763
1764         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1765         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1766         UNWIND_HINT_FUNC sp_offset=PTREGS_SIZE
1767
1768         call    do_exit
1769 END(rewind_stack_do_exit)