x86/entry/64: Use the TSS sp2 slot for SYSCALL/SYSRET scratch space
[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 <linux/err.h>
42
43 #include "calling.h"
44
45 .code64
46 .section .entry.text, "ax"
47
48 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
49 ENTRY(native_usergs_sysret64)
50         UNWIND_HINT_EMPTY
51         swapgs
52         sysretq
53 END(native_usergs_sysret64)
54 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
55
56 .macro TRACE_IRQS_FLAGS flags:req
57 #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
58         btl     $9, \flags              /* interrupts off? */
59         jnc     1f
60         TRACE_IRQS_ON
61 1:
62 #endif
63 .endm
64
65 .macro TRACE_IRQS_IRETQ
66         TRACE_IRQS_FLAGS EFLAGS(%rsp)
67 .endm
68
69 /*
70  * When dynamic function tracer is enabled it will add a breakpoint
71  * to all locations that it is about to modify, sync CPUs, update
72  * all the code, sync CPUs, then remove the breakpoints. In this time
73  * if lockdep is enabled, it might jump back into the debug handler
74  * outside the updating of the IST protection. (TRACE_IRQS_ON/OFF).
75  *
76  * We need to change the IDT table before calling TRACE_IRQS_ON/OFF to
77  * make sure the stack pointer does not get reset back to the top
78  * of the debug stack, and instead just reuses the current stack.
79  */
80 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_FTRACE) && defined(CONFIG_TRACE_IRQFLAGS)
81
82 .macro TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
83         call    debug_stack_set_zero
84         TRACE_IRQS_OFF
85         call    debug_stack_reset
86 .endm
87
88 .macro TRACE_IRQS_ON_DEBUG
89         call    debug_stack_set_zero
90         TRACE_IRQS_ON
91         call    debug_stack_reset
92 .endm
93
94 .macro TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
95         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* interrupts off? */
96         jnc     1f
97         TRACE_IRQS_ON_DEBUG
98 1:
99 .endm
100
101 #else
102 # define TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                   TRACE_IRQS_OFF
103 # define TRACE_IRQS_ON_DEBUG                    TRACE_IRQS_ON
104 # define TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG                 TRACE_IRQS_IRETQ
105 #endif
106
107 /*
108  * 64-bit SYSCALL instruction entry. Up to 6 arguments in registers.
109  *
110  * This is the only entry point used for 64-bit system calls.  The
111  * hardware interface is reasonably well designed and the register to
112  * argument mapping Linux uses fits well with the registers that are
113  * available when SYSCALL is used.
114  *
115  * SYSCALL instructions can be found inlined in libc implementations as
116  * well as some other programs and libraries.  There are also a handful
117  * of SYSCALL instructions in the vDSO used, for example, as a
118  * clock_gettimeofday fallback.
119  *
120  * 64-bit SYSCALL saves rip to rcx, clears rflags.RF, then saves rflags to r11,
121  * then loads new ss, cs, and rip from previously programmed MSRs.
122  * rflags gets masked by a value from another MSR (so CLD and CLAC
123  * are not needed). SYSCALL does not save anything on the stack
124  * and does not change rsp.
125  *
126  * Registers on entry:
127  * rax  system call number
128  * rcx  return address
129  * r11  saved rflags (note: r11 is callee-clobbered register in C ABI)
130  * rdi  arg0
131  * rsi  arg1
132  * rdx  arg2
133  * r10  arg3 (needs to be moved to rcx to conform to C ABI)
134  * r8   arg4
135  * r9   arg5
136  * (note: r12-r15, rbp, rbx are callee-preserved in C ABI)
137  *
138  * Only called from user space.
139  *
140  * When user can change pt_regs->foo always force IRET. That is because
141  * it deals with uncanonical addresses better. SYSRET has trouble
142  * with them due to bugs in both AMD and Intel CPUs.
143  */
144
145         .pushsection .entry_trampoline, "ax"
146
147 /*
148  * The code in here gets remapped into cpu_entry_area's trampoline.  This means
149  * that the assembler and linker have the wrong idea as to where this code
150  * lives (and, in fact, it's mapped more than once, so it's not even at a
151  * fixed address).  So we can't reference any symbols outside the entry
152  * trampoline and expect it to work.
153  *
154  * Instead, we carefully abuse %rip-relative addressing.
155  * _entry_trampoline(%rip) refers to the start of the remapped) entry
156  * trampoline.  We can thus find cpu_entry_area with this macro:
157  */
158
159 #define CPU_ENTRY_AREA \
160         _entry_trampoline - CPU_ENTRY_AREA_entry_trampoline(%rip)
161
162 /* The top word of the SYSENTER stack is hot and is usable as scratch space. */
163 #define RSP_SCRATCH     CPU_ENTRY_AREA_entry_stack + \
164                         SIZEOF_entry_stack - 8 + CPU_ENTRY_AREA
165
166 ENTRY(entry_SYSCALL_64_trampoline)
167         UNWIND_HINT_EMPTY
168         swapgs
169
170         /* Stash the user RSP. */
171         movq    %rsp, RSP_SCRATCH
172
173         /* Note: using %rsp as a scratch reg. */
174         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
175
176         /* Load the top of the task stack into RSP */
177         movq    CPU_ENTRY_AREA_tss + TSS_sp1 + CPU_ENTRY_AREA, %rsp
178
179         /* Start building the simulated IRET frame. */
180         pushq   $__USER_DS                      /* pt_regs->ss */
181         pushq   RSP_SCRATCH                     /* pt_regs->sp */
182         pushq   %r11                            /* pt_regs->flags */
183         pushq   $__USER_CS                      /* pt_regs->cs */
184         pushq   %rcx                            /* pt_regs->ip */
185
186         /*
187          * x86 lacks a near absolute jump, and we can't jump to the real
188          * entry text with a relative jump.  We could push the target
189          * address and then use retq, but this destroys the pipeline on
190          * many CPUs (wasting over 20 cycles on Sandy Bridge).  Instead,
191          * spill RDI and restore it in a second-stage trampoline.
192          */
193         pushq   %rdi
194         movq    $entry_SYSCALL_64_stage2, %rdi
195         JMP_NOSPEC %rdi
196 END(entry_SYSCALL_64_trampoline)
197
198         .popsection
199
200 ENTRY(entry_SYSCALL_64_stage2)
201         UNWIND_HINT_EMPTY
202         popq    %rdi
203         jmp     entry_SYSCALL_64_after_hwframe
204 END(entry_SYSCALL_64_stage2)
205
206 ENTRY(entry_SYSCALL_64)
207         UNWIND_HINT_EMPTY
208         /*
209          * Interrupts are off on entry.
210          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
211          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
212          */
213
214         swapgs
215         /*
216          * This path is only taken when PAGE_TABLE_ISOLATION is disabled so it
217          * is not required to switch CR3.
218          *
219          * tss.sp2 is scratch space.
220          */
221         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
222         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
223
224         /* Construct struct pt_regs on stack */
225         pushq   $__USER_DS                              /* pt_regs->ss */
226         pushq   PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)       /* pt_regs->sp */
227         pushq   %r11                                    /* pt_regs->flags */
228         pushq   $__USER_CS                              /* pt_regs->cs */
229         pushq   %rcx                                    /* pt_regs->ip */
230 GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
231         pushq   %rax                                    /* pt_regs->orig_ax */
232
233         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
234
235         TRACE_IRQS_OFF
236
237         /* IRQs are off. */
238         movq    %rax, %rdi
239         movq    %rsp, %rsi
240         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
241
242         TRACE_IRQS_IRETQ                /* we're about to change IF */
243
244         /*
245          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
246          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
247          * go to the slow exit path.
248          */
249         movq    RCX(%rsp), %rcx
250         movq    RIP(%rsp), %r11
251
252         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
253         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
254
255         /*
256          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
257          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
258          * the kernel, since userspace controls RSP.
259          *
260          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
261          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
262          *
263          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
264          * depending on paging mode) in the address.
265          */
266 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
267         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
268                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
269 #else
270         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
271         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
272 #endif
273
274         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
275         cmpq    %rcx, %r11
276         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
277
278         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
279         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
280
281         movq    R11(%rsp), %r11
282         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
283         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
284
285         /*
286          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
287          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
288          * need to restore it correctly.
289          *
290          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
291          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
292          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
293          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
294          * this user code:
295          *
296          *           movq       $stuck_here, %rcx
297          *           pushfq
298          *           popq %r11
299          *   stuck_here:
300          *
301          * would never get past 'stuck_here'.
302          */
303         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
304         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
305
306         /* nothing to check for RSP */
307
308         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
309         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
310
311         /*
312          * We win! This label is here just for ease of understanding
313          * perf profiles. Nothing jumps here.
314          */
315 syscall_return_via_sysret:
316         /* rcx and r11 are already restored (see code above) */
317         UNWIND_HINT_EMPTY
318         POP_REGS pop_rdi=0 skip_r11rcx=1
319
320         /*
321          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
322          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
323          */
324         movq    %rsp, %rdi
325         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
326
327         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
328         pushq   (%rdi)          /* RDI */
329
330         /*
331          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
332          * We can do future final exit work right here.
333          */
334         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
335
336         popq    %rdi
337         popq    %rsp
338         USERGS_SYSRET64
339 END(entry_SYSCALL_64)
340
341 /*
342  * %rdi: prev task
343  * %rsi: next task
344  */
345 ENTRY(__switch_to_asm)
346         UNWIND_HINT_FUNC
347         /*
348          * Save callee-saved registers
349          * This must match the order in inactive_task_frame
350          */
351         pushq   %rbp
352         pushq   %rbx
353         pushq   %r12
354         pushq   %r13
355         pushq   %r14
356         pushq   %r15
357
358         /* switch stack */
359         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
360         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
361
362 #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
363         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
364         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(irq_stack_union)+stack_canary_offset
365 #endif
366
367 #ifdef CONFIG_RETPOLINE
368         /*
369          * When switching from a shallower to a deeper call stack
370          * the RSB may either underflow or use entries populated
371          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
372          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
373          * speculative execution to prevent attack.
374          */
375         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
376 #endif
377
378         /* restore callee-saved registers */
379         popq    %r15
380         popq    %r14
381         popq    %r13
382         popq    %r12
383         popq    %rbx
384         popq    %rbp
385
386         jmp     __switch_to
387 END(__switch_to_asm)
388
389 /*
390  * A newly forked process directly context switches into this address.
391  *
392  * rax: prev task we switched from
393  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
394  * r12: kernel thread arg
395  */
396 ENTRY(ret_from_fork)
397         UNWIND_HINT_EMPTY
398         movq    %rax, %rdi
399         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
400
401         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
402         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
403
404 2:
405         UNWIND_HINT_REGS
406         movq    %rsp, %rdi
407         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
408         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
409         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
410
411 1:
412         /* kernel thread */
413         UNWIND_HINT_EMPTY
414         movq    %r12, %rdi
415         CALL_NOSPEC %rbx
416         /*
417          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
418          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
419          * syscall.
420          */
421         movq    $0, RAX(%rsp)
422         jmp     2b
423 END(ret_from_fork)
424
425 /*
426  * Build the entry stubs with some assembler magic.
427  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
428  */
429         .align 8
430 ENTRY(irq_entries_start)
431     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
432     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
433         UNWIND_HINT_IRET_REGS
434         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
435         jmp     common_interrupt
436         .align  8
437         vector=vector+1
438     .endr
439 END(irq_entries_start)
440
441 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
442 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
443         pushq %rax
444         SAVE_FLAGS(CLBR_RAX)
445         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
446         jz .Lokay_\@
447         ud2
448 .Lokay_\@:
449         popq %rax
450 #endif
451 .endm
452
453 /*
454  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
455  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
456  * Requires kernel GSBASE.
457  *
458  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
459  */
460 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp save_ret=0
461         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
462
463         .if \save_ret
464         /*
465          * If save_ret is set, the original stack contains one additional
466          * entry -- the return address. Therefore, move the address one
467          * entry below %rsp to \old_rsp.
468          */
469         leaq    8(%rsp), \old_rsp
470         .else
471         movq    %rsp, \old_rsp
472         .endif
473
474         .if \regs
475         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
476         .endif
477
478         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
479         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
480
481         /*
482          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
483          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
484          *
485          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
486          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
487          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
488          * handler.
489          *
490          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
491          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
492          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
493          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
494          */
495
496         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_union + IRQ_STACK_SIZE - 8)
497         movq    PER_CPU_VAR(irq_stack_ptr), %rsp
498
499 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
500         /*
501          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
502          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
503          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
504          * of bug quickly.
505          */
506         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
507         je      .Lirq_stack_okay\@
508         ud2
509         .Lirq_stack_okay\@:
510 #endif
511
512 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
513         pushq   \old_rsp
514
515         .if \regs
516         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
517         .endif
518
519         .if \save_ret
520         /*
521          * Push the return address to the stack. This return address can
522          * be found at the "real" original RSP, which was offset by 8 at
523          * the beginning of this macro.
524          */
525         pushq   -8(\old_rsp)
526         .endif
527 .endm
528
529 /*
530  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
531  */
532 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
533         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
534         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
535         popq    %rsp
536
537         .if \regs
538         UNWIND_HINT_REGS
539         .endif
540
541         /*
542          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
543          * the irq stack but we're not on it.
544          */
545
546         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
547 .endm
548
549 /*
550  * Interrupt entry helper function.
551  *
552  * Entry runs with interrupts off. Stack layout at entry:
553  * +----------------------------------------------------+
554  * | regs->ss                                           |
555  * | regs->rsp                                          |
556  * | regs->eflags                                       |
557  * | regs->cs                                           |
558  * | regs->ip                                           |
559  * +----------------------------------------------------+
560  * | regs->orig_ax = ~(interrupt number)                |
561  * +----------------------------------------------------+
562  * | return address                                     |
563  * +----------------------------------------------------+
564  */
565 ENTRY(interrupt_entry)
566         UNWIND_HINT_FUNC
567         ASM_CLAC
568         cld
569
570         testb   $3, CS-ORIG_RAX+8(%rsp)
571         jz      1f
572         SWAPGS
573
574         /*
575          * Switch to the thread stack. The IRET frame and orig_ax are
576          * on the stack, as well as the return address. RDI..R12 are
577          * not (yet) on the stack and space has not (yet) been
578          * allocated for them.
579          */
580         pushq   %rdi
581
582         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
583         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
584         movq    %rsp, %rdi
585         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
586
587          /*
588           * We have RDI, return address, and orig_ax on the stack on
589           * top of the IRET frame. That means offset=24
590           */
591         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdi offset=24
592
593         pushq   7*8(%rdi)               /* regs->ss */
594         pushq   6*8(%rdi)               /* regs->rsp */
595         pushq   5*8(%rdi)               /* regs->eflags */
596         pushq   4*8(%rdi)               /* regs->cs */
597         pushq   3*8(%rdi)               /* regs->ip */
598         pushq   2*8(%rdi)               /* regs->orig_ax */
599         pushq   8(%rdi)                 /* return address */
600         UNWIND_HINT_FUNC
601
602         movq    (%rdi), %rdi
603 1:
604
605         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
606         ENCODE_FRAME_POINTER 8
607
608         testb   $3, CS+8(%rsp)
609         jz      1f
610
611         /*
612          * IRQ from user mode.
613          *
614          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
615          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
616          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF is idempotent,
617          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
618          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
619          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
620          */
621         TRACE_IRQS_OFF
622
623         CALL_enter_from_user_mode
624
625 1:
626         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi save_ret=1
627         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
628         TRACE_IRQS_OFF
629
630         ret
631 END(interrupt_entry)
632
633
634 /* Interrupt entry/exit. */
635
636         /*
637          * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
638          * then jump to common_interrupt.
639          */
640         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
641 common_interrupt:
642         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
643         call    interrupt_entry
644         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
645         call    do_IRQ  /* rdi points to pt_regs */
646         /* 0(%rsp): old RSP */
647 ret_from_intr:
648         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
649         TRACE_IRQS_OFF
650
651         LEAVE_IRQ_STACK
652
653         testb   $3, CS(%rsp)
654         jz      retint_kernel
655
656         /* Interrupt came from user space */
657 GLOBAL(retint_user)
658         mov     %rsp,%rdi
659         call    prepare_exit_to_usermode
660         TRACE_IRQS_IRETQ
661
662 GLOBAL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode)
663 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
664         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
665         testb   $3, CS(%rsp)
666         jnz     1f
667         ud2
668 1:
669 #endif
670         POP_REGS pop_rdi=0
671
672         /*
673          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
674          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
675          */
676         movq    %rsp, %rdi
677         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
678
679         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
680         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
681         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
682         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
683         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
684         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
685
686         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
687         pushq   (%rdi)
688
689         /*
690          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
691          * We can do future final exit work right here.
692          */
693
694         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
695
696         /* Restore RDI. */
697         popq    %rdi
698         SWAPGS
699         INTERRUPT_RETURN
700
701
702 /* Returning to kernel space */
703 retint_kernel:
704 #ifdef CONFIG_PREEMPT
705         /* Interrupts are off */
706         /* Check if we need preemption */
707         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
708         jnc     1f
709 0:      cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
710         jnz     1f
711         call    preempt_schedule_irq
712         jmp     0b
713 1:
714 #endif
715         /*
716          * The iretq could re-enable interrupts:
717          */
718         TRACE_IRQS_IRETQ
719
720 GLOBAL(restore_regs_and_return_to_kernel)
721 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
722         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
723         testb   $3, CS(%rsp)
724         jz      1f
725         ud2
726 1:
727 #endif
728         POP_REGS
729         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
730         /*
731          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
732          * when returning from IPI handler.
733          */
734         INTERRUPT_RETURN
735
736 ENTRY(native_iret)
737         UNWIND_HINT_IRET_REGS
738         /*
739          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
740          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
741          */
742 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
743         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
744         jnz     native_irq_return_ldt
745 #endif
746
747 .global native_irq_return_iret
748 native_irq_return_iret:
749         /*
750          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
751          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
752          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
753          * Other faults here are fatal.
754          */
755         iretq
756
757 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
758 native_irq_return_ldt:
759         /*
760          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
761          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
762          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
763          * of the ESPFIX stack.
764          *
765          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
766          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
767          *
768          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
769          *
770          * --- top of ESPFIX stack ---
771          * SS
772          * RSP
773          * RFLAGS
774          * CS
775          * RIP  <-- RSP points here when we're done
776          * RAX  <-- espfix_waddr points here
777          * --- bottom of ESPFIX stack ---
778          */
779
780         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
781         SWAPGS                                  /* to kernel GS */
782         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
783
784         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
785         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
786         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
787         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
788         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
789         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
790         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
791         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
792         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
793         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
794         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
795         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
796         /* Now RAX == RSP. */
797
798         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
799
800         /*
801          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
802          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
803          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
804          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
805          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
806          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
807          */
808         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
809
810         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
811         SWAPGS                                  /* to user GS */
812         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
813
814         movq    %rax, %rsp
815         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
816
817         /*
818          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
819          * still read.
820          */
821         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
822
823         /*
824          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
825          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
826          * values.  We can now IRET back to userspace.
827          */
828         jmp     native_irq_return_iret
829 #endif
830 END(common_interrupt)
831
832 /*
833  * APIC interrupts.
834  */
835 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
836 ENTRY(\sym)
837         UNWIND_HINT_IRET_REGS
838         pushq   $~(\num)
839 .Lcommon_\sym:
840         call    interrupt_entry
841         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
842         call    \do_sym /* rdi points to pt_regs */
843         jmp     ret_from_intr
844 END(\sym)
845 .endm
846
847 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
848 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
849 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
850
851 .macro apicinterrupt num sym do_sym
852 PUSH_SECTION_IRQENTRY
853 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
854 POP_SECTION_IRQENTRY
855 .endm
856
857 #ifdef CONFIG_SMP
858 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
859 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
860 #endif
861
862 #ifdef CONFIG_X86_UV
863 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
864 #endif
865
866 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
867 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
868
869 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
870 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
871 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
872 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
873 #endif
874
875 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
876 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
877 #endif
878
879 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
880 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
881 #endif
882
883 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
884 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
885 #endif
886
887 #ifdef CONFIG_SMP
888 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
889 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
890 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
891 #endif
892
893 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
894 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
895
896 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
897 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
898 #endif
899
900 /*
901  * Exception entry points.
902  */
903 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw) + (TSS_ist + ((x) - 1) * 8)
904
905 /**
906  * idtentry - Generate an IDT entry stub
907  * @sym:                Name of the generated entry point
908  * @do_sym:             C function to be called
909  * @has_error_code:     True if this IDT vector has an error code on the stack
910  * @paranoid:           non-zero means that this vector may be invoked from
911  *                      kernel mode with user GSBASE and/or user CR3.
912  *                      2 is special -- see below.
913  * @shift_ist:          Set to an IST index if entries from kernel mode should
914  *                      decrement the IST stack so that nested entries get a
915  *                      fresh stack.  (This is for #DB, which has a nasty habit
916  *                      of recursing.)
917  *
918  * idtentry generates an IDT stub that sets up a usable kernel context,
919  * creates struct pt_regs, and calls @do_sym.  The stub has the following
920  * special behaviors:
921  *
922  * On an entry from user mode, the stub switches from the trampoline or
923  * IST stack to the normal thread stack.  On an exit to user mode, the
924  * normal exit-to-usermode path is invoked.
925  *
926  * On an exit to kernel mode, if @paranoid == 0, we check for preemption,
927  * whereas we omit the preemption check if @paranoid != 0.  This is purely
928  * because the implementation is simpler this way.  The kernel only needs
929  * to check for asynchronous kernel preemption when IRQ handlers return.
930  *
931  * If @paranoid == 0, then the stub will handle IRET faults by pretending
932  * that the fault came from user mode.  It will handle gs_change faults by
933  * pretending that the fault happened with kernel GSBASE.  Since this handling
934  * is omitted for @paranoid != 0, the #GP, #SS, and #NP stubs must have
935  * @paranoid == 0.  This special handling will do the wrong thing for
936  * espfix-induced #DF on IRET, so #DF must not use @paranoid == 0.
937  *
938  * @paranoid == 2 is special: the stub will never switch stacks.  This is for
939  * #DF: if the thread stack is somehow unusable, we'll still get a useful OOPS.
940  */
941 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1
942 ENTRY(\sym)
943         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
944
945         /* Sanity check */
946         .if \shift_ist != -1 && \paranoid == 0
947         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
948         .endif
949
950         ASM_CLAC
951
952         .if \has_error_code == 0
953         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
954         .endif
955
956         .if \paranoid == 1
957         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)           /* If coming from userspace, switch stacks */
958         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
959         .endif
960
961         .if \paranoid
962         call    paranoid_entry
963         .else
964         call    error_entry
965         .endif
966         UNWIND_HINT_REGS
967         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
968
969         .if \paranoid
970         .if \shift_ist != -1
971         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
972         .else
973         TRACE_IRQS_OFF
974         .endif
975         .endif
976
977         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
978
979         .if \has_error_code
980         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
981         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
982         .else
983         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
984         .endif
985
986         .if \shift_ist != -1
987         subq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
988         .endif
989
990         call    \do_sym
991
992         .if \shift_ist != -1
993         addq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
994         .endif
995
996         /* these procedures expect "no swapgs" flag in ebx */
997         .if \paranoid
998         jmp     paranoid_exit
999         .else
1000         jmp     error_exit
1001         .endif
1002
1003         .if \paranoid == 1
1004         /*
1005          * Entry from userspace.  Switch stacks and treat it
1006          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
1007          * run in real process context if user_mode(regs).
1008          */
1009 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
1010         call    error_entry
1011
1012         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
1013
1014         .if \has_error_code
1015         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
1016         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
1017         .else
1018         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
1019         .endif
1020
1021         call    \do_sym
1022
1023         jmp     error_exit
1024         .endif
1025 END(\sym)
1026 .endm
1027
1028 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
1029 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
1030 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
1031 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
1032 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
1033 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2
1034 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
1035 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
1036 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
1037 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
1038 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
1039 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
1040 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
1041
1042
1043         /*
1044          * Reload gs selector with exception handling
1045          * edi:  new selector
1046          */
1047 ENTRY(native_load_gs_index)
1048         FRAME_BEGIN
1049         pushfq
1050         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
1051         TRACE_IRQS_OFF
1052         SWAPGS
1053 .Lgs_change:
1054         movl    %edi, %gs
1055 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
1056         SWAPGS
1057         TRACE_IRQS_FLAGS (%rsp)
1058         popfq
1059         FRAME_END
1060         ret
1061 ENDPROC(native_load_gs_index)
1062 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
1063
1064         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, bad_gs)
1065         .section .fixup, "ax"
1066         /* running with kernelgs */
1067 bad_gs:
1068         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
1069 .macro ZAP_GS
1070         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
1071         movl $__USER_DS, %eax
1072         movl %eax, %gs
1073 .endm
1074         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
1075         xorl    %eax, %eax
1076         movl    %eax, %gs
1077         jmp     2b
1078         .previous
1079
1080 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
1081 ENTRY(do_softirq_own_stack)
1082         pushq   %rbp
1083         mov     %rsp, %rbp
1084         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
1085         call    __do_softirq
1086         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
1087         leaveq
1088         ret
1089 ENDPROC(do_softirq_own_stack)
1090
1091 #ifdef CONFIG_XEN
1092 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
1093
1094 /*
1095  * A note on the "critical region" in our callback handler.
1096  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
1097  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
1098  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
1099  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
1100  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
1101  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
1102  * like to avoid the possibility.
1103  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
1104  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
1105  * activation and restart the handler using the previous one.
1106  */
1107 ENTRY(xen_do_hypervisor_callback)               /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1108
1109 /*
1110  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1111  * see the correct pointer to the pt_regs
1112  */
1113         UNWIND_HINT_FUNC
1114         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1115         UNWIND_HINT_REGS
1116
1117         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1118         call    xen_evtchn_do_upcall
1119         LEAVE_IRQ_STACK
1120
1121 #ifndef CONFIG_PREEMPT
1122         call    xen_maybe_preempt_hcall
1123 #endif
1124         jmp     error_exit
1125 END(xen_do_hypervisor_callback)
1126
1127 /*
1128  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1129  * We get here for two reasons:
1130  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1131  *  2. Fault while executing IRET
1132  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1133  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1134  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1135  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1136  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1137  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1138  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1139  */
1140 ENTRY(xen_failsafe_callback)
1141         UNWIND_HINT_EMPTY
1142         movl    %ds, %ecx
1143         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1144         jne     1f
1145         movl    %es, %ecx
1146         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1147         jne     1f
1148         movl    %fs, %ecx
1149         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1150         jne     1f
1151         movl    %gs, %ecx
1152         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1153         jne     1f
1154         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1155         movq    (%rsp), %rcx
1156         movq    8(%rsp), %r11
1157         addq    $0x30, %rsp
1158         pushq   $0                              /* RIP */
1159         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1160         jmp     general_protection
1161 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1162         movq    (%rsp), %rcx
1163         movq    8(%rsp), %r11
1164         addq    $0x30, %rsp
1165         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1166         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1167         PUSH_AND_CLEAR_REGS
1168         ENCODE_FRAME_POINTER
1169         jmp     error_exit
1170 END(xen_failsafe_callback)
1171
1172 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1173         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1174
1175 #endif /* CONFIG_XEN */
1176
1177 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1178 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1179         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1180
1181 apicinterrupt3 HYPERV_REENLIGHTENMENT_VECTOR \
1182         hyperv_reenlightenment_vector hyperv_reenlightenment_intr
1183
1184 apicinterrupt3 HYPERV_STIMER0_VECTOR \
1185         hv_stimer0_callback_vector hv_stimer0_vector_handler
1186 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1187
1188 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=DEBUG_STACK
1189 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0
1190 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1191
1192 #ifdef CONFIG_XEN
1193 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1194 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1195 idtentry xenint3                do_int3                 has_error_code=0
1196 #endif
1197
1198 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1199 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1
1200
1201 #ifdef CONFIG_KVM_GUEST
1202 idtentry async_page_fault       do_async_page_fault     has_error_code=1
1203 #endif
1204
1205 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1206 idtentry machine_check          do_mce                  has_error_code=0        paranoid=1
1207 #endif
1208
1209 /*
1210  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1211  * Use slow, but surefire "are we in kernel?" check.
1212  * Return: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: otherwise
1213  */
1214 ENTRY(paranoid_entry)
1215         UNWIND_HINT_FUNC
1216         cld
1217         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1218         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1219         movl    $1, %ebx
1220         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1221         rdmsr
1222         testl   %edx, %edx
1223         js      1f                              /* negative -> in kernel */
1224         SWAPGS
1225         xorl    %ebx, %ebx
1226
1227 1:
1228         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1229
1230         ret
1231 END(paranoid_entry)
1232
1233 /*
1234  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1235  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1236  * from kernel space.
1237  *
1238  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1239  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1240  * be complicated.  Fortunately, we there's no good reason
1241  * to try to handle preemption here.
1242  *
1243  * On entry, ebx is "no swapgs" flag (1: don't need swapgs, 0: need it)
1244  */
1245 ENTRY(paranoid_exit)
1246         UNWIND_HINT_REGS
1247         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1248         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
1249         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1250         jnz     .Lparanoid_exit_no_swapgs
1251         TRACE_IRQS_IRETQ
1252         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1253         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1254         jmp     .Lparanoid_exit_restore
1255 .Lparanoid_exit_no_swapgs:
1256         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1257         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1258 .Lparanoid_exit_restore:
1259         jmp restore_regs_and_return_to_kernel
1260 END(paranoid_exit)
1261
1262 /*
1263  * Save all registers in pt_regs, and switch GS if needed.
1264  */
1265 ENTRY(error_entry)
1266         UNWIND_HINT_FUNC
1267         cld
1268         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1269         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1270         testb   $3, CS+8(%rsp)
1271         jz      .Lerror_kernelspace
1272
1273         /*
1274          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1275          * from user mode due to an IRET fault.
1276          */
1277         SWAPGS
1278         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1279         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1280
1281 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1282         /* Put us onto the real thread stack. */
1283         popq    %r12                            /* save return addr in %12 */
1284         movq    %rsp, %rdi                      /* arg0 = pt_regs pointer */
1285         call    sync_regs
1286         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
1287         ENCODE_FRAME_POINTER
1288         pushq   %r12
1289
1290         /*
1291          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
1292          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
1293          * (which can take locks).
1294          */
1295         TRACE_IRQS_OFF
1296         CALL_enter_from_user_mode
1297         ret
1298
1299 .Lerror_entry_done:
1300         TRACE_IRQS_OFF
1301         ret
1302
1303         /*
1304          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1305          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1306          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1307          * for these here too.
1308          */
1309 .Lerror_kernelspace:
1310         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1311         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1312         je      .Lerror_bad_iret
1313         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1314         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1315         je      .Lbstep_iret
1316         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1317         jne     .Lerror_entry_done
1318
1319         /*
1320          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1321          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1322          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1323          */
1324         SWAPGS
1325         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1326         jmp .Lerror_entry_done
1327
1328 .Lbstep_iret:
1329         /* Fix truncated RIP */
1330         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1331         /* fall through */
1332
1333 .Lerror_bad_iret:
1334         /*
1335          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1336          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1337          */
1338         SWAPGS
1339         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1340
1341         /*
1342          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1343          * as if we faulted immediately after IRET.
1344          */
1345         mov     %rsp, %rdi
1346         call    fixup_bad_iret
1347         mov     %rax, %rsp
1348         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1349 END(error_entry)
1350
1351 ENTRY(error_exit)
1352         UNWIND_HINT_REGS
1353         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1354         TRACE_IRQS_OFF
1355         testb   $3, CS(%rsp)
1356         jz      retint_kernel
1357         jmp     retint_user
1358 END(error_exit)
1359
1360 /*
1361  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1362  * so we can use real assembly here.
1363  *
1364  * Registers:
1365  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1366  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1367  */
1368 ENTRY(nmi)
1369         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1370
1371         /*
1372          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1373          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1374          * This means that we can have nested NMIs where the next
1375          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1376          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1377          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1378          * anyway.
1379          *
1380          * To handle this case we do the following:
1381          *  Check the a special location on the stack that contains
1382          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1383          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1384          *  is an NMI stack.
1385          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1386          *  stack then:
1387          *    o Set the special variable on the stack
1388          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1389          *      stack
1390          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1391          *    o Continue processing the NMI
1392          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1393          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1394          *    o return back to the first NMI
1395          *
1396          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1397          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1398          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1399          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1400          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1401          * NMI.
1402          *
1403          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1404          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1405          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1406          * other IST entries.
1407          */
1408
1409         ASM_CLAC
1410
1411         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1412         pushq   %rdx
1413
1414         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1415         jz      .Lnmi_from_kernel
1416
1417         /*
1418          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1419          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1420          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1421          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1422          * are off.
1423          *
1424          * We also must not push anything to the stack before switching
1425          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1426          */
1427
1428         swapgs
1429         cld
1430         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1431         movq    %rsp, %rdx
1432         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1433         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1434         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1435         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1436         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1437         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1438         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1439         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1440         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1441         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1442         ENCODE_FRAME_POINTER
1443
1444         /*
1445          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1446          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1447          * done with the NMI stack.
1448          */
1449
1450         movq    %rsp, %rdi
1451         movq    $-1, %rsi
1452         call    do_nmi
1453
1454         /*
1455          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1456          * work, because we don't want to enable interrupts.
1457          */
1458         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1459
1460 .Lnmi_from_kernel:
1461         /*
1462          * Here's what our stack frame will look like:
1463          * +---------------------------------------------------------+
1464          * | original SS                                             |
1465          * | original Return RSP                                     |
1466          * | original RFLAGS                                         |
1467          * | original CS                                             |
1468          * | original RIP                                            |
1469          * +---------------------------------------------------------+
1470          * | temp storage for rdx                                    |
1471          * +---------------------------------------------------------+
1472          * | "NMI executing" variable                                |
1473          * +---------------------------------------------------------+
1474          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1475          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1476          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1477          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1478          * | iret RIP         }                                      |
1479          * +---------------------------------------------------------+
1480          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1481          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1482          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1483          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1484          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1485          * +---------------------------------------------------------+
1486          * | pt_regs                                                 |
1487          * +---------------------------------------------------------+
1488          *
1489          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1490          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1491          * space for the asm code here.
1492          *
1493          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1494          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1495          * processing.
1496          *
1497          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1498          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1499          * frame pointing to the final return target.
1500          */
1501
1502         /*
1503          * Determine whether we're a nested NMI.
1504          *
1505          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1506          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1507          * modify the "iret" frame because it's being written by
1508          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1509          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1510          * resume the outer NMI.
1511          */
1512
1513         movq    $repeat_nmi, %rdx
1514         cmpq    8(%rsp), %rdx
1515         ja      1f
1516         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1517         cmpq    8(%rsp), %rdx
1518         ja      nested_nmi_out
1519 1:
1520
1521         /*
1522          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1523          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1524          * before IRET.
1525          */
1526         cmpl    $1, -8(%rsp)
1527         je      nested_nmi
1528
1529         /*
1530          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1531          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1532          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1533          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1534          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1535          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1536          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1537          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1538          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1539          * "NMI executing".
1540          */
1541         lea     6*8(%rsp), %rdx
1542         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1543         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1544         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1545         ja      first_nmi
1546
1547         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1548         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1549         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1550         jb      first_nmi
1551
1552         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1553
1554         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1555         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1556
1557         /* This is a nested NMI. */
1558
1559 nested_nmi:
1560         /*
1561          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1562          * iteration of NMI handling.
1563          */
1564         subq    $8, %rsp
1565         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1566         pushq   $__KERNEL_DS
1567         pushq   %rdx
1568         pushfq
1569         pushq   $__KERNEL_CS
1570         pushq   $repeat_nmi
1571
1572         /* Put stack back */
1573         addq    $(6*8), %rsp
1574
1575 nested_nmi_out:
1576         popq    %rdx
1577
1578         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1579         iretq
1580
1581 first_nmi:
1582         /* Restore rdx. */
1583         movq    (%rsp), %rdx
1584
1585         /* Make room for "NMI executing". */
1586         pushq   $0
1587
1588         /* Leave room for the "iret" frame */
1589         subq    $(5*8), %rsp
1590
1591         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1592         .rept 5
1593         pushq   11*8(%rsp)
1594         .endr
1595         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1596
1597         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1598
1599 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1600         /*
1601          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1602          * default because IRET is very expensive.
1603          */
1604         pushq   $0              /* SS */
1605         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1606         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1607         pushfq                  /* RFLAGS */
1608         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1609         pushq   $1f             /* RIP */
1610         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1611         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1612 1:
1613 #endif
1614
1615 repeat_nmi:
1616         /*
1617          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1618          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1619          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1620          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1621          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1622          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1623          * NMI will update.
1624          *
1625          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1626          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1627          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1628          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1629          * is zero.
1630          */
1631         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1632
1633         /*
1634          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1635          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1636          * it or it will end up containing garbage.
1637          */
1638         addq    $(10*8), %rsp
1639         .rept 5
1640         pushq   -6*8(%rsp)
1641         .endr
1642         subq    $(5*8), %rsp
1643 end_repeat_nmi:
1644
1645         /*
1646          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1647          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1648          * frame to point back to repeat_nmi.
1649          */
1650         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1651
1652         /*
1653          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1654          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1655          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1656          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1657          * exceptions might do.
1658          */
1659         call    paranoid_entry
1660         UNWIND_HINT_REGS
1661
1662         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1663         movq    %rsp, %rdi
1664         movq    $-1, %rsi
1665         call    do_nmi
1666
1667         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1668
1669         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1670         jnz     nmi_restore
1671 nmi_swapgs:
1672         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1673 nmi_restore:
1674         POP_REGS
1675
1676         /*
1677          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1678          * at the "iret" frame.
1679          */
1680         addq    $6*8, %rsp
1681
1682         /*
1683          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1684          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1685          * the SYSCALL entry and exit paths.
1686          *
1687          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1688          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1689          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1690          */
1691         std
1692         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1693
1694         /*
1695          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1696          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1697          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1698          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1699          */
1700         iretq
1701 END(nmi)
1702
1703 ENTRY(ignore_sysret)
1704         UNWIND_HINT_EMPTY
1705         mov     $-ENOSYS, %eax
1706         sysret
1707 END(ignore_sysret)
1708
1709 ENTRY(rewind_stack_do_exit)
1710         UNWIND_HINT_FUNC
1711         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1712         xorl    %ebp, %ebp
1713
1714         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1715         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1716         UNWIND_HINT_FUNC sp_offset=PTREGS_SIZE
1717
1718         call    do_exit
1719 END(rewind_stack_do_exit)