GNU Linux-libre 5.4.274-gnu1
[releases.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.rst
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 ENTRY(entry_SYSCALL_64)
146         UNWIND_HINT_EMPTY
147         /*
148          * Interrupts are off on entry.
149          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
150          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
151          */
152
153         swapgs
154         /* tss.sp2 is scratch space. */
155         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
156         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
157         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
158
159         /* Construct struct pt_regs on stack */
160         pushq   $__USER_DS                              /* pt_regs->ss */
161         pushq   PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)       /* pt_regs->sp */
162         pushq   %r11                                    /* pt_regs->flags */
163         pushq   $__USER_CS                              /* pt_regs->cs */
164         pushq   %rcx                                    /* pt_regs->ip */
165 GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
166         pushq   %rax                                    /* pt_regs->orig_ax */
167
168         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
169
170         TRACE_IRQS_OFF
171
172         /* IRQs are off. */
173         movq    %rax, %rdi
174         movq    %rsp, %rsi
175
176         /* clobbers %rax, make sure it is after saving the syscall nr */
177         IBRS_ENTER
178
179         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
180
181         TRACE_IRQS_IRETQ                /* we're about to change IF */
182
183         /*
184          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
185          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
186          * go to the slow exit path.
187          */
188         movq    RCX(%rsp), %rcx
189         movq    RIP(%rsp), %r11
190
191         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
192         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
193
194         /*
195          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
196          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
197          * the kernel, since userspace controls RSP.
198          *
199          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
200          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
201          *
202          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
203          * depending on paging mode) in the address.
204          */
205 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
206         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
207                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
208 #else
209         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
210         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
211 #endif
212
213         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
214         cmpq    %rcx, %r11
215         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
216
217         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
218         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
219
220         movq    R11(%rsp), %r11
221         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
222         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
223
224         /*
225          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
226          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
227          * need to restore it correctly.
228          *
229          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
230          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
231          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
232          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
233          * this user code:
234          *
235          *           movq       $stuck_here, %rcx
236          *           pushfq
237          *           popq %r11
238          *   stuck_here:
239          *
240          * would never get past 'stuck_here'.
241          */
242         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
243         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
244
245         /* nothing to check for RSP */
246
247         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
248         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
249
250         /*
251          * We win! This label is here just for ease of understanding
252          * perf profiles. Nothing jumps here.
253          */
254 syscall_return_via_sysret:
255         IBRS_EXIT
256         POP_REGS pop_rdi=0
257
258         /*
259          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
260          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
261          */
262         movq    %rsp, %rdi
263         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
264         UNWIND_HINT_EMPTY
265
266         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
267         pushq   (%rdi)          /* RDI */
268
269         /*
270          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
271          * We can do future final exit work right here.
272          */
273         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
274
275         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
276
277         popq    %rdi
278         popq    %rsp
279         USERGS_SYSRET64
280 END(entry_SYSCALL_64)
281
282 /*
283  * %rdi: prev task
284  * %rsi: next task
285  */
286 ENTRY(__switch_to_asm)
287         UNWIND_HINT_FUNC
288         /*
289          * Save callee-saved registers
290          * This must match the order in inactive_task_frame
291          */
292         pushq   %rbp
293         pushq   %rbx
294         pushq   %r12
295         pushq   %r13
296         pushq   %r14
297         pushq   %r15
298
299         /* switch stack */
300         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
301         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
302
303 #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
304         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
305         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(fixed_percpu_data) + stack_canary_offset
306 #endif
307
308         /*
309          * When switching from a shallower to a deeper call stack
310          * the RSB may either underflow or use entries populated
311          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
312          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
313          * speculative execution to prevent attack.
314          */
315         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
316
317         /* restore callee-saved registers */
318         popq    %r15
319         popq    %r14
320         popq    %r13
321         popq    %r12
322         popq    %rbx
323         popq    %rbp
324
325         jmp     __switch_to
326 END(__switch_to_asm)
327
328 /*
329  * A newly forked process directly context switches into this address.
330  *
331  * rax: prev task we switched from
332  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
333  * r12: kernel thread arg
334  */
335 ENTRY(ret_from_fork)
336         UNWIND_HINT_EMPTY
337         movq    %rax, %rdi
338         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
339
340         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
341         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
342
343 2:
344         UNWIND_HINT_REGS
345         movq    %rsp, %rdi
346         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
347         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
348         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
349
350 1:
351         /* kernel thread */
352         UNWIND_HINT_EMPTY
353         movq    %r12, %rdi
354         CALL_NOSPEC %rbx
355         /*
356          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
357          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
358          * syscall.
359          */
360         movq    $0, RAX(%rsp)
361         jmp     2b
362 END(ret_from_fork)
363
364 /*
365  * Build the entry stubs with some assembler magic.
366  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
367  */
368         .align 8
369 ENTRY(irq_entries_start)
370     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
371     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
372         UNWIND_HINT_IRET_REGS
373         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
374         jmp     common_interrupt
375         .align  8
376         vector=vector+1
377     .endr
378 END(irq_entries_start)
379
380         .align 8
381 ENTRY(spurious_entries_start)
382     vector=FIRST_SYSTEM_VECTOR
383     .rept (NR_VECTORS - FIRST_SYSTEM_VECTOR)
384         UNWIND_HINT_IRET_REGS
385         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
386         jmp     common_spurious
387         .align  8
388         vector=vector+1
389     .endr
390 END(spurious_entries_start)
391
392 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
393 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
394         pushq %rax
395         SAVE_FLAGS(CLBR_RAX)
396         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
397         jz .Lokay_\@
398         ud2
399 .Lokay_\@:
400         popq %rax
401 #endif
402 .endm
403
404 /*
405  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
406  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
407  * Requires kernel GSBASE.
408  *
409  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
410  */
411 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp save_ret=0
412         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
413
414         .if \save_ret
415         /*
416          * If save_ret is set, the original stack contains one additional
417          * entry -- the return address. Therefore, move the address one
418          * entry below %rsp to \old_rsp.
419          */
420         leaq    8(%rsp), \old_rsp
421         .else
422         movq    %rsp, \old_rsp
423         .endif
424
425         .if \regs
426         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
427         .endif
428
429         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
430         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
431
432         /*
433          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
434          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
435          *
436          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
437          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
438          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
439          * handler.
440          *
441          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
442          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
443          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
444          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
445          */
446
447         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_backing_store + IRQ_STACK_SIZE - 8)
448         movq    PER_CPU_VAR(hardirq_stack_ptr), %rsp
449
450 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
451         /*
452          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
453          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
454          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
455          * of bug quickly.
456          */
457         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
458         je      .Lirq_stack_okay\@
459         ud2
460         .Lirq_stack_okay\@:
461 #endif
462
463 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
464         pushq   \old_rsp
465
466         .if \regs
467         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
468         .endif
469
470         .if \save_ret
471         /*
472          * Push the return address to the stack. This return address can
473          * be found at the "real" original RSP, which was offset by 8 at
474          * the beginning of this macro.
475          */
476         pushq   -8(\old_rsp)
477         .endif
478 .endm
479
480 /*
481  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
482  */
483 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
484         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
485         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
486         popq    %rsp
487
488         .if \regs
489         UNWIND_HINT_REGS
490         .endif
491
492         /*
493          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
494          * the irq stack but we're not on it.
495          */
496
497         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
498 .endm
499
500 /*
501  * Interrupt entry helper function.
502  *
503  * Entry runs with interrupts off. Stack layout at entry:
504  * +----------------------------------------------------+
505  * | regs->ss                                           |
506  * | regs->rsp                                          |
507  * | regs->eflags                                       |
508  * | regs->cs                                           |
509  * | regs->ip                                           |
510  * +----------------------------------------------------+
511  * | regs->orig_ax = ~(interrupt number)                |
512  * +----------------------------------------------------+
513  * | return address                                     |
514  * +----------------------------------------------------+
515  */
516 ENTRY(interrupt_entry)
517         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=16
518         ASM_CLAC
519         cld
520
521         testb   $3, CS-ORIG_RAX+8(%rsp)
522         jz      1f
523         SWAPGS
524         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
525         /*
526          * Switch to the thread stack. The IRET frame and orig_ax are
527          * on the stack, as well as the return address. RDI..R12 are
528          * not (yet) on the stack and space has not (yet) been
529          * allocated for them.
530          */
531         pushq   %rdi
532
533         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
534         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
535         movq    %rsp, %rdi
536         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
537
538          /*
539           * We have RDI, return address, and orig_ax on the stack on
540           * top of the IRET frame. That means offset=24
541           */
542         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdi offset=24
543
544         pushq   7*8(%rdi)               /* regs->ss */
545         pushq   6*8(%rdi)               /* regs->rsp */
546         pushq   5*8(%rdi)               /* regs->eflags */
547         pushq   4*8(%rdi)               /* regs->cs */
548         pushq   3*8(%rdi)               /* regs->ip */
549         UNWIND_HINT_IRET_REGS
550         pushq   2*8(%rdi)               /* regs->orig_ax */
551         pushq   8(%rdi)                 /* return address */
552
553         movq    (%rdi), %rdi
554         jmp     2f
555 1:
556         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
557 2:
558         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
559         ENCODE_FRAME_POINTER 8
560
561         testb   $3, CS+8(%rsp)
562         jz      1f
563
564         /*
565          * IRQ from user mode.
566          *
567          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
568          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
569          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF is idempotent,
570          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
571          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
572          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
573          */
574         TRACE_IRQS_OFF
575
576         CALL_enter_from_user_mode
577
578 1:
579         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi save_ret=1
580         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
581         TRACE_IRQS_OFF
582
583         ret
584 END(interrupt_entry)
585 _ASM_NOKPROBE(interrupt_entry)
586
587
588 /* Interrupt entry/exit. */
589
590 /*
591  * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
592  * then jump to common_spurious/interrupt.
593  */
594 common_spurious:
595         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
596         call    interrupt_entry
597         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
598         call    smp_spurious_interrupt          /* rdi points to pt_regs */
599         jmp     ret_from_intr
600 END(common_spurious)
601 _ASM_NOKPROBE(common_spurious)
602
603 /* common_interrupt is a hotpath. Align it */
604         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
605 common_interrupt:
606         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
607         call    interrupt_entry
608         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
609         call    do_IRQ  /* rdi points to pt_regs */
610         /* 0(%rsp): old RSP */
611 ret_from_intr:
612         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
613         TRACE_IRQS_OFF
614
615         LEAVE_IRQ_STACK
616
617         testb   $3, CS(%rsp)
618         jz      retint_kernel
619
620         /* Interrupt came from user space */
621 .Lretint_user:
622         mov     %rsp,%rdi
623         call    prepare_exit_to_usermode
624         TRACE_IRQS_IRETQ
625
626 GLOBAL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode)
627         IBRS_EXIT
628 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
629         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
630         testb   $3, CS(%rsp)
631         jnz     1f
632         ud2
633 1:
634 #endif
635         POP_REGS pop_rdi=0
636
637         /*
638          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
639          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
640          */
641         movq    %rsp, %rdi
642         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
643         UNWIND_HINT_EMPTY
644
645         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
646         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
647         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
648         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
649         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
650         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
651
652         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
653         pushq   (%rdi)
654
655         /*
656          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
657          * We can do future final exit work right here.
658          */
659         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
660
661         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
662
663         /* Restore RDI. */
664         popq    %rdi
665         SWAPGS
666         INTERRUPT_RETURN
667
668
669 /* Returning to kernel space */
670 retint_kernel:
671 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
672         /* Interrupts are off */
673         /* Check if we need preemption */
674         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
675         jnc     1f
676         cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
677         jnz     1f
678         call    preempt_schedule_irq
679 1:
680 #endif
681         /*
682          * The iretq could re-enable interrupts:
683          */
684         TRACE_IRQS_IRETQ
685
686 GLOBAL(restore_regs_and_return_to_kernel)
687 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
688         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
689         testb   $3, CS(%rsp)
690         jz      1f
691         ud2
692 1:
693 #endif
694         POP_REGS
695         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
696         /*
697          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
698          * when returning from IPI handler.
699          */
700         INTERRUPT_RETURN
701
702 ENTRY(native_iret)
703         UNWIND_HINT_IRET_REGS
704         /*
705          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
706          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
707          */
708 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
709         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
710         jnz     native_irq_return_ldt
711 #endif
712
713 .global native_irq_return_iret
714 native_irq_return_iret:
715         /*
716          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
717          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
718          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
719          * Other faults here are fatal.
720          */
721         iretq
722
723 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
724 native_irq_return_ldt:
725         /*
726          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
727          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
728          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
729          * of the ESPFIX stack.
730          *
731          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
732          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
733          *
734          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
735          *
736          * --- top of ESPFIX stack ---
737          * SS
738          * RSP
739          * RFLAGS
740          * CS
741          * RIP  <-- RSP points here when we're done
742          * RAX  <-- espfix_waddr points here
743          * --- bottom of ESPFIX stack ---
744          */
745
746         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
747         SWAPGS                                  /* to kernel GS */
748         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
749
750         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
751         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
752         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
753         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
754         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
755         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
756         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
757         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
758         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
759         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
760         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
761         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
762         /* Now RAX == RSP. */
763
764         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
765
766         /*
767          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
768          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
769          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
770          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
771          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
772          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
773          */
774         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
775
776         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
777         SWAPGS                                  /* to user GS */
778         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
779
780         movq    %rax, %rsp
781         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
782
783         /*
784          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
785          * still read.
786          */
787         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
788
789         /*
790          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
791          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
792          * values.  We can now IRET back to userspace.
793          */
794         jmp     native_irq_return_iret
795 #endif
796 END(common_interrupt)
797 _ASM_NOKPROBE(common_interrupt)
798
799 /*
800  * APIC interrupts.
801  */
802 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
803 ENTRY(\sym)
804         UNWIND_HINT_IRET_REGS
805         pushq   $~(\num)
806 .Lcommon_\sym:
807         call    interrupt_entry
808         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
809         call    \do_sym /* rdi points to pt_regs */
810         jmp     ret_from_intr
811 END(\sym)
812 _ASM_NOKPROBE(\sym)
813 .endm
814
815 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
816 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
817 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
818
819 .macro apicinterrupt num sym do_sym
820 PUSH_SECTION_IRQENTRY
821 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
822 POP_SECTION_IRQENTRY
823 .endm
824
825 #ifdef CONFIG_SMP
826 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
827 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
828 #endif
829
830 #ifdef CONFIG_X86_UV
831 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
832 #endif
833
834 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
835 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
836
837 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
838 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
839 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
840 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
841 #endif
842
843 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
844 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
845 #endif
846
847 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
848 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
849 #endif
850
851 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
852 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
853 #endif
854
855 #ifdef CONFIG_SMP
856 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
857 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
858 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
859 #endif
860
861 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
862 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
863
864 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
865 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
866 #endif
867
868 /*
869  * Exception entry points.
870  */
871 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw) + (TSS_ist + (x) * 8)
872
873 .macro idtentry_part do_sym, has_error_code:req, read_cr2:req, paranoid:req, shift_ist=-1, ist_offset=0
874
875         .if \paranoid
876         call    paranoid_entry
877         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
878         .else
879         call    error_entry
880         .endif
881         UNWIND_HINT_REGS
882
883         .if \read_cr2
884         /*
885          * Store CR2 early so subsequent faults cannot clobber it. Use R12 as
886          * intermediate storage as RDX can be clobbered in enter_from_user_mode().
887          * GET_CR2_INTO can clobber RAX.
888          */
889         GET_CR2_INTO(%r12);
890         .endif
891
892         .if \shift_ist != -1
893         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
894         .else
895         TRACE_IRQS_OFF
896         .endif
897
898         .if \paranoid == 0
899         testb   $3, CS(%rsp)
900         jz      .Lfrom_kernel_no_context_tracking_\@
901         CALL_enter_from_user_mode
902 .Lfrom_kernel_no_context_tracking_\@:
903         .endif
904
905         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
906
907         .if \has_error_code
908         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
909         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
910         .else
911         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
912         .endif
913
914         .if \shift_ist != -1
915         subq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
916         .endif
917
918         .if \read_cr2
919         movq    %r12, %rdx                      /* Move CR2 into 3rd argument */
920         .endif
921
922         call    \do_sym
923
924         .if \shift_ist != -1
925         addq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
926         .endif
927
928         .if \paranoid
929         /* this procedure expect "no swapgs" flag in ebx */
930         jmp     paranoid_exit
931         .else
932         jmp     error_exit
933         .endif
934
935 .endm
936
937 /**
938  * idtentry - Generate an IDT entry stub
939  * @sym:                Name of the generated entry point
940  * @do_sym:             C function to be called
941  * @has_error_code:     True if this IDT vector has an error code on the stack
942  * @paranoid:           non-zero means that this vector may be invoked from
943  *                      kernel mode with user GSBASE and/or user CR3.
944  *                      2 is special -- see below.
945  * @shift_ist:          Set to an IST index if entries from kernel mode should
946  *                      decrement the IST stack so that nested entries get a
947  *                      fresh stack.  (This is for #DB, which has a nasty habit
948  *                      of recursing.)
949  * @create_gap:         create a 6-word stack gap when coming from kernel mode.
950  * @read_cr2:           load CR2 into the 3rd argument; done before calling any C code
951  *
952  * idtentry generates an IDT stub that sets up a usable kernel context,
953  * creates struct pt_regs, and calls @do_sym.  The stub has the following
954  * special behaviors:
955  *
956  * On an entry from user mode, the stub switches from the trampoline or
957  * IST stack to the normal thread stack.  On an exit to user mode, the
958  * normal exit-to-usermode path is invoked.
959  *
960  * On an exit to kernel mode, if @paranoid == 0, we check for preemption,
961  * whereas we omit the preemption check if @paranoid != 0.  This is purely
962  * because the implementation is simpler this way.  The kernel only needs
963  * to check for asynchronous kernel preemption when IRQ handlers return.
964  *
965  * If @paranoid == 0, then the stub will handle IRET faults by pretending
966  * that the fault came from user mode.  It will handle gs_change faults by
967  * pretending that the fault happened with kernel GSBASE.  Since this handling
968  * is omitted for @paranoid != 0, the #GP, #SS, and #NP stubs must have
969  * @paranoid == 0.  This special handling will do the wrong thing for
970  * espfix-induced #DF on IRET, so #DF must not use @paranoid == 0.
971  *
972  * @paranoid == 2 is special: the stub will never switch stacks.  This is for
973  * #DF: if the thread stack is somehow unusable, we'll still get a useful OOPS.
974  */
975 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1 ist_offset=0 create_gap=0 read_cr2=0
976 ENTRY(\sym)
977         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
978
979         /* Sanity check */
980         .if \shift_ist != -1 && \paranoid != 1
981         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
982         .endif
983
984         .if \create_gap && \paranoid
985         .error "using create_gap requires paranoid=0"
986         .endif
987
988         ASM_CLAC
989
990         .if \has_error_code == 0
991         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
992         .endif
993
994         .if \paranoid == 1
995         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)           /* If coming from userspace, switch stacks */
996         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
997         .endif
998
999         .if \create_gap == 1
1000         /*
1001          * If coming from kernel space, create a 6-word gap to allow the
1002          * int3 handler to emulate a call instruction.
1003          */
1004         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
1005         jnz     .Lfrom_usermode_no_gap_\@
1006         .rept   6
1007         pushq   5*8(%rsp)
1008         .endr
1009         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1010 .Lfrom_usermode_no_gap_\@:
1011         .endif
1012
1013         idtentry_part \do_sym, \has_error_code, \read_cr2, \paranoid, \shift_ist, \ist_offset
1014
1015         .if \paranoid == 1
1016         /*
1017          * Entry from userspace.  Switch stacks and treat it
1018          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
1019          * run in real process context if user_mode(regs).
1020          */
1021 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
1022         idtentry_part \do_sym, \has_error_code, \read_cr2, paranoid=0
1023         .endif
1024
1025 _ASM_NOKPROBE(\sym)
1026 END(\sym)
1027 .endm
1028
1029 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
1030 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
1031 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
1032 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
1033 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
1034 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2 read_cr2=1
1035 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
1036 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
1037 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
1038 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
1039 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
1040 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
1041 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
1042
1043
1044         /*
1045          * Reload gs selector with exception handling
1046          * edi:  new selector
1047          */
1048 ENTRY(native_load_gs_index)
1049         FRAME_BEGIN
1050         pushfq
1051         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
1052         TRACE_IRQS_OFF
1053         SWAPGS
1054 .Lgs_change:
1055         movl    %edi, %gs
1056 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
1057         SWAPGS
1058         TRACE_IRQS_FLAGS (%rsp)
1059         popfq
1060         FRAME_END
1061         ret
1062 ENDPROC(native_load_gs_index)
1063 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
1064
1065         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, .Lbad_gs)
1066         .section .fixup, "ax"
1067         /* running with kernelgs */
1068 .Lbad_gs:
1069         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
1070 .macro ZAP_GS
1071         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
1072         movl $__USER_DS, %eax
1073         movl %eax, %gs
1074 .endm
1075         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
1076         xorl    %eax, %eax
1077         movl    %eax, %gs
1078         jmp     2b
1079         .previous
1080
1081 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
1082 ENTRY(do_softirq_own_stack)
1083         pushq   %rbp
1084         mov     %rsp, %rbp
1085         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
1086         call    __do_softirq
1087         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
1088         leaveq
1089         ret
1090 ENDPROC(do_softirq_own_stack)
1091
1092 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1093 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
1094
1095 /*
1096  * A note on the "critical region" in our callback handler.
1097  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
1098  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
1099  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
1100  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
1101  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
1102  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
1103  * like to avoid the possibility.
1104  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
1105  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
1106  * activation and restart the handler using the previous one.
1107  */
1108 ENTRY(xen_do_hypervisor_callback)               /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1109
1110 /*
1111  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1112  * see the correct pointer to the pt_regs
1113  */
1114         UNWIND_HINT_FUNC
1115         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1116         UNWIND_HINT_REGS
1117
1118         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1119         call    xen_evtchn_do_upcall
1120         LEAVE_IRQ_STACK
1121
1122 #ifndef CONFIG_PREEMPTION
1123         call    xen_maybe_preempt_hcall
1124 #endif
1125         jmp     error_exit
1126 END(xen_do_hypervisor_callback)
1127
1128 /*
1129  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1130  * We get here for two reasons:
1131  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1132  *  2. Fault while executing IRET
1133  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1134  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1135  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1136  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1137  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1138  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1139  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1140  */
1141 ENTRY(xen_failsafe_callback)
1142         UNWIND_HINT_EMPTY
1143         movl    %ds, %ecx
1144         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1145         jne     1f
1146         movl    %es, %ecx
1147         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1148         jne     1f
1149         movl    %fs, %ecx
1150         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1151         jne     1f
1152         movl    %gs, %ecx
1153         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1154         jne     1f
1155         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1156         movq    (%rsp), %rcx
1157         movq    8(%rsp), %r11
1158         addq    $0x30, %rsp
1159         pushq   $0                              /* RIP */
1160         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1161         jmp     general_protection
1162 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1163         movq    (%rsp), %rcx
1164         movq    8(%rsp), %r11
1165         addq    $0x30, %rsp
1166         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1167         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1168         PUSH_AND_CLEAR_REGS
1169         ENCODE_FRAME_POINTER
1170         jmp     error_exit
1171 END(xen_failsafe_callback)
1172 #endif /* CONFIG_XEN_PV */
1173
1174 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
1175 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1176         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1177 #endif
1178
1179
1180 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1181 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1182         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1183
1184 apicinterrupt3 HYPERV_REENLIGHTENMENT_VECTOR \
1185         hyperv_reenlightenment_vector hyperv_reenlightenment_intr
1186
1187 apicinterrupt3 HYPERV_STIMER0_VECTOR \
1188         hv_stimer0_callback_vector hv_stimer0_vector_handler
1189 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1190
1191 #if IS_ENABLED(CONFIG_ACRN_GUEST)
1192 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1193         acrn_hv_callback_vector acrn_hv_vector_handler
1194 #endif
1195
1196 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=IST_INDEX_DB ist_offset=DB_STACK_OFFSET
1197 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0        create_gap=1
1198 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1199
1200 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1201 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1202 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1203 #endif
1204
1205 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1206 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1        read_cr2=1
1207
1208 #ifdef CONFIG_KVM_GUEST
1209 idtentry async_page_fault       do_async_page_fault     has_error_code=1        read_cr2=1
1210 #endif
1211
1212 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1213 idtentry machine_check          do_mce                  has_error_code=0        paranoid=1
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1218  * Use slow, but surefire "are we in kernel?" check.
1219  * Return: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: otherwise
1220  */
1221 ENTRY(paranoid_entry)
1222         UNWIND_HINT_FUNC
1223         cld
1224         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1225         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1226         movl    $1, %ebx
1227         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1228         rdmsr
1229         testl   %edx, %edx
1230         js      1f                              /* negative -> in kernel */
1231         SWAPGS
1232         xorl    %ebx, %ebx
1233
1234 1:
1235         /*
1236          * Always stash CR3 in %r14.  This value will be restored,
1237          * verbatim, at exit.  Needed if paranoid_entry interrupted
1238          * another entry that already switched to the user CR3 value
1239          * but has not yet returned to userspace.
1240          *
1241          * This is also why CS (stashed in the "iret frame" by the
1242          * hardware at entry) can not be used: this may be a return
1243          * to kernel code, but with a user CR3 value.
1244          */
1245         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1246
1247         /*
1248          * The above SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 macro doesn't do an
1249          * unconditional CR3 write, even in the PTI case.  So do an lfence
1250          * to prevent GS speculation, regardless of whether PTI is enabled.
1251          */
1252         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
1253
1254         /*
1255          * Once we have CR3 and %GS setup save and set SPEC_CTRL. Just like
1256          * CR3 above, keep the old value in a callee saved register.
1257          */
1258         IBRS_ENTER save_reg=%r15
1259
1260         RET
1261 END(paranoid_entry)
1262
1263 /*
1264  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1265  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1266  * from kernel space.
1267  *
1268  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1269  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1270  * be complicated.  Fortunately, we there's no good reason
1271  * to try to handle preemption here.
1272  *
1273  * On entry, ebx is "no swapgs" flag (1: don't need swapgs, 0: need it)
1274  */
1275 ENTRY(paranoid_exit)
1276         UNWIND_HINT_REGS
1277         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1278         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
1279         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1280         jnz     .Lparanoid_exit_no_swapgs
1281         TRACE_IRQS_IRETQ
1282         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1283         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1284         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1285         jmp     .Lparanoid_exit_restore
1286 .Lparanoid_exit_no_swapgs:
1287         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1288
1289         /*
1290          * Must restore IBRS state before both CR3 and %GS since we need access
1291          * to the per-CPU x86_spec_ctrl_shadow variable.
1292          */
1293         IBRS_EXIT save_reg=%r15
1294
1295         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1296         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1297 .Lparanoid_exit_restore:
1298         jmp restore_regs_and_return_to_kernel
1299 END(paranoid_exit)
1300
1301
1302 /*
1303  * Save all registers in pt_regs, and switch GS if needed.
1304  */
1305 ENTRY(error_entry)
1306         UNWIND_HINT_FUNC
1307         cld
1308         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1309         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1310         testb   $3, CS+8(%rsp)
1311         jz      .Lerror_kernelspace
1312
1313         /*
1314          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1315          * from user mode due to an IRET fault.
1316          */
1317         SWAPGS
1318         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1319         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1320         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1321         IBRS_ENTER
1322
1323 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1324         /* Put us onto the real thread stack. */
1325         popq    %r12                            /* save return addr in %12 */
1326         movq    %rsp, %rdi                      /* arg0 = pt_regs pointer */
1327         call    sync_regs
1328         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
1329         ENCODE_FRAME_POINTER
1330         pushq   %r12
1331         ret
1332
1333 .Lerror_entry_done_lfence:
1334         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
1335 .Lerror_entry_done:
1336         ret
1337
1338         /*
1339          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1340          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1341          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1342          * for these here too.
1343          */
1344 .Lerror_kernelspace:
1345         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1346         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1347         je      .Lerror_bad_iret
1348         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1349         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1350         je      .Lbstep_iret
1351         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1352         jne     .Lerror_entry_done_lfence
1353
1354         /*
1355          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1356          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1357          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1358          */
1359         SWAPGS
1360         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1361         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1362         jmp .Lerror_entry_done
1363
1364 .Lbstep_iret:
1365         /* Fix truncated RIP */
1366         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1367         /* fall through */
1368
1369 .Lerror_bad_iret:
1370         /*
1371          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1372          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1373          */
1374         SWAPGS
1375         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1376         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1377         IBRS_ENTER
1378
1379         /*
1380          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1381          * as if we faulted immediately after IRET.
1382          */
1383         mov     %rsp, %rdi
1384         call    fixup_bad_iret
1385         mov     %rax, %rsp
1386         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1387 END(error_entry)
1388
1389 ENTRY(error_exit)
1390         UNWIND_HINT_REGS
1391         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1392         TRACE_IRQS_OFF
1393         testb   $3, CS(%rsp)
1394         jz      retint_kernel
1395         jmp     .Lretint_user
1396 END(error_exit)
1397
1398 /*
1399  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1400  * so we can use real assembly here.
1401  *
1402  * Registers:
1403  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1404  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1405  */
1406 ENTRY(nmi)
1407         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1408
1409         /*
1410          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1411          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1412          * This means that we can have nested NMIs where the next
1413          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1414          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1415          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1416          * anyway.
1417          *
1418          * To handle this case we do the following:
1419          *  Check the a special location on the stack that contains
1420          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1421          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1422          *  is an NMI stack.
1423          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1424          *  stack then:
1425          *    o Set the special variable on the stack
1426          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1427          *      stack
1428          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1429          *    o Continue processing the NMI
1430          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1431          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1432          *    o return back to the first NMI
1433          *
1434          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1435          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1436          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1437          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1438          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1439          * NMI.
1440          *
1441          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1442          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1443          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1444          * other IST entries.
1445          */
1446
1447         ASM_CLAC
1448
1449         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1450         pushq   %rdx
1451
1452         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1453         jz      .Lnmi_from_kernel
1454
1455         /*
1456          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1457          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1458          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1459          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1460          * are off.
1461          *
1462          * We also must not push anything to the stack before switching
1463          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1464          */
1465
1466         swapgs
1467         cld
1468         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1469         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1470         movq    %rsp, %rdx
1471         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1472         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1473         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1474         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1475         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1476         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1477         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1478         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1479         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1480         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1481         ENCODE_FRAME_POINTER
1482
1483         IBRS_ENTER
1484
1485         /*
1486          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1487          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1488          * done with the NMI stack.
1489          */
1490
1491         movq    %rsp, %rdi
1492         movq    $-1, %rsi
1493         call    do_nmi
1494
1495         /*
1496          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1497          * work, because we don't want to enable interrupts.
1498          */
1499         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1500
1501 .Lnmi_from_kernel:
1502         /*
1503          * Here's what our stack frame will look like:
1504          * +---------------------------------------------------------+
1505          * | original SS                                             |
1506          * | original Return RSP                                     |
1507          * | original RFLAGS                                         |
1508          * | original CS                                             |
1509          * | original RIP                                            |
1510          * +---------------------------------------------------------+
1511          * | temp storage for rdx                                    |
1512          * +---------------------------------------------------------+
1513          * | "NMI executing" variable                                |
1514          * +---------------------------------------------------------+
1515          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1516          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1517          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1518          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1519          * | iret RIP         }                                      |
1520          * +---------------------------------------------------------+
1521          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1522          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1523          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1524          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1525          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1526          * +---------------------------------------------------------+
1527          * | pt_regs                                                 |
1528          * +---------------------------------------------------------+
1529          *
1530          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1531          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1532          * space for the asm code here.
1533          *
1534          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1535          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1536          * processing.
1537          *
1538          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1539          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1540          * frame pointing to the final return target.
1541          */
1542
1543         /*
1544          * Determine whether we're a nested NMI.
1545          *
1546          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1547          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1548          * modify the "iret" frame because it's being written by
1549          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1550          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1551          * resume the outer NMI.
1552          */
1553
1554         movq    $repeat_nmi, %rdx
1555         cmpq    8(%rsp), %rdx
1556         ja      1f
1557         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1558         cmpq    8(%rsp), %rdx
1559         ja      nested_nmi_out
1560 1:
1561
1562         /*
1563          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1564          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1565          * before IRET.
1566          */
1567         cmpl    $1, -8(%rsp)
1568         je      nested_nmi
1569
1570         /*
1571          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1572          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1573          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1574          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1575          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1576          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1577          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1578          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1579          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1580          * "NMI executing".
1581          */
1582         lea     6*8(%rsp), %rdx
1583         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1584         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1585         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1586         ja      first_nmi
1587
1588         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1589         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1590         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1591         jb      first_nmi
1592
1593         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1594
1595         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1596         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1597
1598         /* This is a nested NMI. */
1599
1600 nested_nmi:
1601         /*
1602          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1603          * iteration of NMI handling.
1604          */
1605         subq    $8, %rsp
1606         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1607         pushq   $__KERNEL_DS
1608         pushq   %rdx
1609         pushfq
1610         pushq   $__KERNEL_CS
1611         pushq   $repeat_nmi
1612
1613         /* Put stack back */
1614         addq    $(6*8), %rsp
1615
1616 nested_nmi_out:
1617         popq    %rdx
1618
1619         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1620         iretq
1621
1622 first_nmi:
1623         /* Restore rdx. */
1624         movq    (%rsp), %rdx
1625
1626         /* Make room for "NMI executing". */
1627         pushq   $0
1628
1629         /* Leave room for the "iret" frame */
1630         subq    $(5*8), %rsp
1631
1632         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1633         .rept 5
1634         pushq   11*8(%rsp)
1635         .endr
1636         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1637
1638         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1639
1640 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1641         /*
1642          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1643          * default because IRET is very expensive.
1644          */
1645         pushq   $0              /* SS */
1646         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1647         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1648         pushfq                  /* RFLAGS */
1649         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1650         pushq   $1f             /* RIP */
1651         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1652         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1653 1:
1654 #endif
1655
1656 repeat_nmi:
1657         /*
1658          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1659          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1660          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1661          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1662          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1663          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1664          * NMI will update.
1665          *
1666          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1667          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1668          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1669          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1670          * is zero.
1671          */
1672         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1673
1674         /*
1675          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1676          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1677          * it or it will end up containing garbage.
1678          */
1679         addq    $(10*8), %rsp
1680         .rept 5
1681         pushq   -6*8(%rsp)
1682         .endr
1683         subq    $(5*8), %rsp
1684 end_repeat_nmi:
1685
1686         /*
1687          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1688          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1689          * frame to point back to repeat_nmi.
1690          */
1691         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1692
1693         /*
1694          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1695          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1696          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1697          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1698          * exceptions might do.
1699          */
1700         call    paranoid_entry
1701         UNWIND_HINT_REGS
1702
1703         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1704         movq    %rsp, %rdi
1705         movq    $-1, %rsi
1706         call    do_nmi
1707
1708         /* Always restore stashed SPEC_CTRL value (see paranoid_entry) */
1709         IBRS_EXIT save_reg=%r15
1710
1711         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1712         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1713
1714         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1715         jnz     nmi_restore
1716 nmi_swapgs:
1717         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1718 nmi_restore:
1719         POP_REGS
1720
1721         /*
1722          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1723          * at the "iret" frame.
1724          */
1725         addq    $6*8, %rsp
1726
1727         /*
1728          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1729          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1730          * the SYSCALL entry and exit paths.
1731          *
1732          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1733          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1734          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1735          */
1736         std
1737         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1738
1739         /*
1740          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1741          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1742          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1743          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1744          */
1745         iretq
1746 END(nmi)
1747
1748 #ifndef CONFIG_IA32_EMULATION
1749 /*
1750  * This handles SYSCALL from 32-bit code.  There is no way to program
1751  * MSRs to fully disable 32-bit SYSCALL.
1752  */
1753 ENTRY(ignore_sysret)
1754         UNWIND_HINT_EMPTY
1755         mov     $-ENOSYS, %eax
1756         sysret
1757 END(ignore_sysret)
1758 #endif
1759
1760 ENTRY(rewind_stack_and_make_dead)
1761         UNWIND_HINT_FUNC
1762         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1763         xorl    %ebp, %ebp
1764
1765         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1766         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1767         UNWIND_HINT_REGS
1768
1769         call    make_task_dead
1770 END(rewind_stack_and_make_dead)