Branch data Line data Source code
1 : : /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 : : #ifndef _ASM_X86_SEGMENT_H
3 : : #define _ASM_X86_SEGMENT_H
4 : :
5 : : #include <linux/const.h>
6 : : #include <asm/alternative.h>
7 : :
8 : : /*
9 : : * Constructor for a conventional segment GDT (or LDT) entry.
10 : : * This is a macro so it can be used in initializers.
11 : : */
12 : : #define GDT_ENTRY(flags, base, limit) \
13 : : ((((base) & _AC(0xff000000,ULL)) << (56-24)) | \
14 : : (((flags) & _AC(0x0000f0ff,ULL)) << 40) | \
15 : : (((limit) & _AC(0x000f0000,ULL)) << (48-16)) | \
16 : : (((base) & _AC(0x00ffffff,ULL)) << 16) | \
17 : : (((limit) & _AC(0x0000ffff,ULL))))
18 : :
19 : : /* Simple and small GDT entries for booting only: */
20 : :
21 : : #define GDT_ENTRY_BOOT_CS 2
22 : : #define GDT_ENTRY_BOOT_DS 3
23 : : #define GDT_ENTRY_BOOT_TSS 4
24 : : #define __BOOT_CS (GDT_ENTRY_BOOT_CS*8)
25 : : #define __BOOT_DS (GDT_ENTRY_BOOT_DS*8)
26 : : #define __BOOT_TSS (GDT_ENTRY_BOOT_TSS*8)
27 : :
28 : : /*
29 : : * Bottom two bits of selector give the ring
30 : : * privilege level
31 : : */
32 : : #define SEGMENT_RPL_MASK 0x3
33 : :
34 : : /*
35 : : * When running on Xen PV, the actual privilege level of the kernel is 1,
36 : : * not 0. Testing the Requested Privilege Level in a segment selector to
37 : : * determine whether the context is user mode or kernel mode with
38 : : * SEGMENT_RPL_MASK is wrong because the PV kernel's privilege level
39 : : * matches the 0x3 mask.
40 : : *
41 : : * Testing with USER_SEGMENT_RPL_MASK is valid for both native and Xen PV
42 : : * kernels because privilege level 2 is never used.
43 : : */
44 : : #define USER_SEGMENT_RPL_MASK 0x2
45 : :
46 : : /* User mode is privilege level 3: */
47 : : #define USER_RPL 0x3
48 : :
49 : : /* Bit 2 is Table Indicator (TI): selects between LDT or GDT */
50 : : #define SEGMENT_TI_MASK 0x4
51 : : /* LDT segment has TI set ... */
52 : : #define SEGMENT_LDT 0x4
53 : : /* ... GDT has it cleared */
54 : : #define SEGMENT_GDT 0x0
55 : :
56 : : #define GDT_ENTRY_INVALID_SEG 0
57 : :
58 : : #ifdef CONFIG_X86_32
59 : : /*
60 : : * The layout of the per-CPU GDT under Linux:
61 : : *
62 : : * 0 - null <=== cacheline #1
63 : : * 1 - reserved
64 : : * 2 - reserved
65 : : * 3 - reserved
66 : : *
67 : : * 4 - unused <=== cacheline #2
68 : : * 5 - unused
69 : : *
70 : : * ------- start of TLS (Thread-Local Storage) segments:
71 : : *
72 : : * 6 - TLS segment #1 [ glibc's TLS segment ]
73 : : * 7 - TLS segment #2 [ Wine's %fs Win32 segment ]
74 : : * 8 - TLS segment #3 <=== cacheline #3
75 : : * 9 - reserved
76 : : * 10 - reserved
77 : : * 11 - reserved
78 : : *
79 : : * ------- start of kernel segments:
80 : : *
81 : : * 12 - kernel code segment <=== cacheline #4
82 : : * 13 - kernel data segment
83 : : * 14 - default user CS
84 : : * 15 - default user DS
85 : : * 16 - TSS <=== cacheline #5
86 : : * 17 - LDT
87 : : * 18 - PNPBIOS support (16->32 gate)
88 : : * 19 - PNPBIOS support
89 : : * 20 - PNPBIOS support <=== cacheline #6
90 : : * 21 - PNPBIOS support
91 : : * 22 - PNPBIOS support
92 : : * 23 - APM BIOS support
93 : : * 24 - APM BIOS support <=== cacheline #7
94 : : * 25 - APM BIOS support
95 : : *
96 : : * 26 - ESPFIX small SS
97 : : * 27 - per-cpu [ offset to per-cpu data area ]
98 : : * 28 - stack_canary-20 [ for stack protector ] <=== cacheline #8
99 : : * 29 - unused
100 : : * 30 - unused
101 : : * 31 - TSS for double fault handler
102 : : */
103 : : #define GDT_ENTRY_TLS_MIN 6
104 : : #define GDT_ENTRY_TLS_MAX (GDT_ENTRY_TLS_MIN + GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES - 1)
105 : :
106 : : #define GDT_ENTRY_KERNEL_CS 12
107 : : #define GDT_ENTRY_KERNEL_DS 13
108 : : #define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS 14
109 : : #define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS 15
110 : : #define GDT_ENTRY_TSS 16
111 : : #define GDT_ENTRY_LDT 17
112 : : #define GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS32 18
113 : : #define GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS16 19
114 : : #define GDT_ENTRY_PNPBIOS_DS 20
115 : : #define GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS1 21
116 : : #define GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS2 22
117 : : #define GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE 23
118 : :
119 : : #define GDT_ENTRY_ESPFIX_SS 26
120 : : #define GDT_ENTRY_PERCPU 27
121 : : #define GDT_ENTRY_STACK_CANARY 28
122 : :
123 : : #define GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS 31
124 : :
125 : : /*
126 : : * Number of entries in the GDT table:
127 : : */
128 : : #define GDT_ENTRIES 32
129 : :
130 : : /*
131 : : * Segment selector values corresponding to the above entries:
132 : : */
133 : :
134 : : #define __KERNEL_CS (GDT_ENTRY_KERNEL_CS*8)
135 : : #define __KERNEL_DS (GDT_ENTRY_KERNEL_DS*8)
136 : : #define __USER_DS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS*8 + 3)
137 : : #define __USER_CS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS*8 + 3)
138 : : #define __ESPFIX_SS (GDT_ENTRY_ESPFIX_SS*8)
139 : :
140 : : /* segment for calling fn: */
141 : : #define PNP_CS32 (GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS32*8)
142 : : /* code segment for BIOS: */
143 : : #define PNP_CS16 (GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS16*8)
144 : :
145 : : /* "Is this PNP code selector (PNP_CS32 or PNP_CS16)?" */
146 : : #define SEGMENT_IS_PNP_CODE(x) (((x) & 0xf4) == PNP_CS32)
147 : :
148 : : /* data segment for BIOS: */
149 : : #define PNP_DS (GDT_ENTRY_PNPBIOS_DS*8)
150 : : /* transfer data segment: */
151 : : #define PNP_TS1 (GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS1*8)
152 : : /* another data segment: */
153 : : #define PNP_TS2 (GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS2*8)
154 : :
155 : : #ifdef CONFIG_SMP
156 : : # define __KERNEL_PERCPU (GDT_ENTRY_PERCPU*8)
157 : : #else
158 : : # define __KERNEL_PERCPU 0
159 : : #endif
160 : :
161 : : #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
162 : : # define __KERNEL_STACK_CANARY (GDT_ENTRY_STACK_CANARY*8)
163 : : #else
164 : : # define __KERNEL_STACK_CANARY 0
165 : : #endif
166 : :
167 : : #else /* 64-bit: */
168 : :
169 : : #include <asm/cache.h>
170 : :
171 : : #define GDT_ENTRY_KERNEL32_CS 1
172 : : #define GDT_ENTRY_KERNEL_CS 2
173 : : #define GDT_ENTRY_KERNEL_DS 3
174 : :
175 : : /*
176 : : * We cannot use the same code segment descriptor for user and kernel mode,
177 : : * not even in long flat mode, because of different DPL.
178 : : *
179 : : * GDT layout to get 64-bit SYSCALL/SYSRET support right. SYSRET hardcodes
180 : : * selectors:
181 : : *
182 : : * if returning to 32-bit userspace: cs = STAR.SYSRET_CS,
183 : : * if returning to 64-bit userspace: cs = STAR.SYSRET_CS+16,
184 : : *
185 : : * ss = STAR.SYSRET_CS+8 (in either case)
186 : : *
187 : : * thus USER_DS should be between 32-bit and 64-bit code selectors:
188 : : */
189 : : #define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER32_CS 4
190 : : #define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS 5
191 : : #define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS 6
192 : :
193 : : /* Needs two entries */
194 : : #define GDT_ENTRY_TSS 8
195 : : /* Needs two entries */
196 : : #define GDT_ENTRY_LDT 10
197 : :
198 : : #define GDT_ENTRY_TLS_MIN 12
199 : : #define GDT_ENTRY_TLS_MAX 14
200 : :
201 : : #define GDT_ENTRY_CPUNODE 15
202 : :
203 : : /*
204 : : * Number of entries in the GDT table:
205 : : */
206 : : #define GDT_ENTRIES 16
207 : :
208 : : /*
209 : : * Segment selector values corresponding to the above entries:
210 : : *
211 : : * Note, selectors also need to have a correct RPL,
212 : : * expressed with the +3 value for user-space selectors:
213 : : */
214 : : #define __KERNEL32_CS (GDT_ENTRY_KERNEL32_CS*8)
215 : : #define __KERNEL_CS (GDT_ENTRY_KERNEL_CS*8)
216 : : #define __KERNEL_DS (GDT_ENTRY_KERNEL_DS*8)
217 : : #define __USER32_CS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER32_CS*8 + 3)
218 : : #define __USER_DS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS*8 + 3)
219 : : #define __USER32_DS __USER_DS
220 : : #define __USER_CS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS*8 + 3)
221 : : #define __CPUNODE_SEG (GDT_ENTRY_CPUNODE*8 + 3)
222 : :
223 : : #endif
224 : :
225 : : #ifndef CONFIG_PARAVIRT_XXL
226 : : # define get_kernel_rpl() 0
227 : : #endif
228 : :
229 : : #define IDT_ENTRIES 256
230 : : #define NUM_EXCEPTION_VECTORS 32
231 : :
232 : : /* Bitmask of exception vectors which push an error code on the stack: */
233 : : #define EXCEPTION_ERRCODE_MASK 0x00027d00
234 : :
235 : : #define GDT_SIZE (GDT_ENTRIES*8)
236 : : #define GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES 3
237 : : #define TLS_SIZE (GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES* 8)
238 : :
239 : : #ifdef CONFIG_X86_64
240 : :
241 : : /* Bit size and mask of CPU number stored in the per CPU data (and TSC_AUX) */
242 : : #define VDSO_CPUNODE_BITS 12
243 : : #define VDSO_CPUNODE_MASK 0xfff
244 : :
245 : : #ifndef __ASSEMBLY__
246 : :
247 : : /* Helper functions to store/load CPU and node numbers */
248 : :
249 : 3 : static inline unsigned long vdso_encode_cpunode(int cpu, unsigned long node)
250 : : {
251 : 3 : return (node << VDSO_CPUNODE_BITS) | cpu;
252 : : }
253 : :
254 : : static inline void vdso_read_cpunode(unsigned *cpu, unsigned *node)
255 : : {
256 : : unsigned int p;
257 : :
258 : : /*
259 : : * Load CPU and node number from the GDT. LSL is faster than RDTSCP
260 : : * and works on all CPUs. This is volatile so that it orders
261 : : * correctly with respect to barrier() and to keep GCC from cleverly
262 : : * hoisting it out of the calling function.
263 : : *
264 : : * If RDPID is available, use it.
265 : : */
266 : : alternative_io ("lsl %[seg],%[p]",
267 : : ".byte 0xf3,0x0f,0xc7,0xf8", /* RDPID %eax/rax */
268 : : X86_FEATURE_RDPID,
269 : : [p] "=a" (p), [seg] "r" (__CPUNODE_SEG));
270 : :
271 : : if (cpu)
272 : : *cpu = (p & VDSO_CPUNODE_MASK);
273 : : if (node)
274 : : *node = (p >> VDSO_CPUNODE_BITS);
275 : : }
276 : :
277 : : #endif /* !__ASSEMBLY__ */
278 : : #endif /* CONFIG_X86_64 */
279 : :
280 : : #ifdef __KERNEL__
281 : :
282 : : /*
283 : : * early_idt_handler_array is an array of entry points referenced in the
284 : : * early IDT. For simplicity, it's a real array with one entry point
285 : : * every nine bytes. That leaves room for an optional 'push $0' if the
286 : : * vector has no error code (two bytes), a 'push $vector_number' (two
287 : : * bytes), and a jump to the common entry code (up to five bytes).
288 : : */
289 : : #define EARLY_IDT_HANDLER_SIZE 9
290 : :
291 : : /*
292 : : * xen_early_idt_handler_array is for Xen pv guests: for each entry in
293 : : * early_idt_handler_array it contains a prequel in the form of
294 : : * pop %rcx; pop %r11; jmp early_idt_handler_array[i]; summing up to
295 : : * max 8 bytes.
296 : : */
297 : : #define XEN_EARLY_IDT_HANDLER_SIZE 8
298 : :
299 : : #ifndef __ASSEMBLY__
300 : :
301 : : extern const char early_idt_handler_array[NUM_EXCEPTION_VECTORS][EARLY_IDT_HANDLER_SIZE];
302 : : extern void early_ignore_irq(void);
303 : :
304 : : #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_XEN_PV)
305 : : extern const char xen_early_idt_handler_array[NUM_EXCEPTION_VECTORS][XEN_EARLY_IDT_HANDLER_SIZE];
306 : : #endif
307 : :
308 : : /*
309 : : * Load a segment. Fall back on loading the zero segment if something goes
310 : : * wrong. This variant assumes that loading zero fully clears the segment.
311 : : * This is always the case on Intel CPUs and, even on 64-bit AMD CPUs, any
312 : : * failure to fully clear the cached descriptor is only observable for
313 : : * FS and GS.
314 : : */
315 : : #define __loadsegment_simple(seg, value) \
316 : : do { \
317 : : unsigned short __val = (value); \
318 : : \
319 : : asm volatile(" \n" \
320 : : "1: movl %k0,%%" #seg " \n" \
321 : : \
322 : : ".section .fixup,\"ax\" \n" \
323 : : "2: xorl %k0,%k0 \n" \
324 : : " jmp 1b \n" \
325 : : ".previous \n" \
326 : : \
327 : : _ASM_EXTABLE(1b, 2b) \
328 : : \
329 : : : "+r" (__val) : : "memory"); \
330 : : } while (0)
331 : :
332 : : #define __loadsegment_ss(value) __loadsegment_simple(ss, (value))
333 : : #define __loadsegment_ds(value) __loadsegment_simple(ds, (value))
334 : : #define __loadsegment_es(value) __loadsegment_simple(es, (value))
335 : :
336 : : #ifdef CONFIG_X86_32
337 : :
338 : : /*
339 : : * On 32-bit systems, the hidden parts of FS and GS are unobservable if
340 : : * the selector is NULL, so there's no funny business here.
341 : : */
342 : : #define __loadsegment_fs(value) __loadsegment_simple(fs, (value))
343 : : #define __loadsegment_gs(value) __loadsegment_simple(gs, (value))
344 : :
345 : : #else
346 : :
347 : 44654 : static inline void __loadsegment_fs(unsigned short value)
348 : : {
349 : 44654 : asm volatile(" \n"
350 : : "1: movw %0, %%fs \n"
351 : : "2: \n"
352 : :
353 : : _ASM_EXTABLE_HANDLE(1b, 2b, ex_handler_clear_fs)
354 : :
355 : : : : "rm" (value) : "memory");
356 : 12653 : }
357 : :
358 : : /* __loadsegment_gs is intentionally undefined. Use load_gs_index instead. */
359 : :
360 : : #endif
361 : :
362 : : #define loadsegment(seg, value) __loadsegment_ ## seg (value)
363 : :
364 : : /*
365 : : * Save a segment register away:
366 : : */
367 : : #define savesegment(seg, value) \
368 : : asm("mov %%" #seg ",%0":"=r" (value) : : "memory")
369 : :
370 : : /*
371 : : * x86-32 user GS accessors:
372 : : */
373 : : #ifdef CONFIG_X86_32
374 : : # ifdef CONFIG_X86_32_LAZY_GS
375 : : # define get_user_gs(regs) (u16)({ unsigned long v; savesegment(gs, v); v; })
376 : : # define set_user_gs(regs, v) loadsegment(gs, (unsigned long)(v))
377 : : # define task_user_gs(tsk) ((tsk)->thread.gs)
378 : : # define lazy_save_gs(v) savesegment(gs, (v))
379 : : # define lazy_load_gs(v) loadsegment(gs, (v))
380 : : # else /* X86_32_LAZY_GS */
381 : : # define get_user_gs(regs) (u16)((regs)->gs)
382 : : # define set_user_gs(regs, v) do { (regs)->gs = (v); } while (0)
383 : : # define task_user_gs(tsk) (task_pt_regs(tsk)->gs)
384 : : # define lazy_save_gs(v) do { } while (0)
385 : : # define lazy_load_gs(v) do { } while (0)
386 : : # endif /* X86_32_LAZY_GS */
387 : : #endif /* X86_32 */
388 : :
389 : : #endif /* !__ASSEMBLY__ */
390 : : #endif /* __KERNEL__ */
391 : :
392 : : #endif /* _ASM_X86_SEGMENT_H */
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