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