/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
/*
 *
 * Trampoline.S Derived from Setup.S by Linus Torvalds
 *
 * 4 Jan 1997 Michael Chastain: changed to gnu as.
 * 15 Sept 2005 Eric Biederman: 64bit PIC support
 *
 * Entry: CS:IP point to the start of our code, we are
 * in real mode with no stack, but the rest of the
 * trampoline page to make our stack and everything else
 * is a mystery.
 *
 * On entry to trampoline_start, the processor is in real mode
 * with 16-bit addressing and 16-bit data.  CS has some value
 * and IP is zero.  Thus, data addresses need to be absolute
 * (no relocation) and are taken with regard to r_base.
 *
 * With the addition of trampoline_level4_pgt this code can
 * now enter a 64bit kernel that lives at arbitrary 64bit
 * physical addresses.
 *
 * If you work on this file, check the object module with objdump
 * --full-contents --reloc to make sure there are no relocation
 * entries.
 */

#include <linux/linkage.h>
#include <asm/pgtable_types.h>
#include <asm/page_types.h>
#include <asm/msr.h>
#include <asm/segment.h>
#include <asm/processor-flags.h>
#include <asm/realmode.h>
#include "realmode.h"

 .text
 .code16

.macro LOCK_AND_LOAD_REALMODE_ESP lock_pa=0 lock_rip=0
 /*
  * Make sure only one CPU fiddles with the realmode stack
 */
.Llock_rm\@:
 .if \lock_pa
        lock btsl       $0, pa_tr_lock
 .elseif \lock_rip
        lock btsl       $0, tr_lock(%rip)
 .else
        lock btsl       $0, tr_lock
 .endif
        jnc             2f
        pause
        jmp             .Llock_rm\@
2:
 # Setup stack
 movl $rm_stack_end, %esp
.endm

 .balign PAGE_SIZE
SYM_CODE_START(trampoline_start)
 cli   # We should be safe anyway
 wbinvd

 LJMPW_RM(1f)
1:
 mov %cs, %ax # Code and data in the same place
 mov %ax, %ds
 mov %ax, %es
 mov %ax, %ss

 LOCK_AND_LOAD_REALMODE_ESP

 call verify_cpu  # Verify the cpu supports long mode
 testl   %eax, %eax  # Check for return code
 jnz no_longmode

.Lswitch_to_protected:
 /*
  * GDT tables in non default location kernel can be beyond 16MB and
  * lgdt will not be able to load the address as in real mode default
  * operand size is 16bit. Use lgdtl instead to force operand size
  * to 32 bit.
 */

 lidtl tr_idt # load idt with 0, 0
 lgdtl tr_gdt # load gdt with whatever is appropriate

 movw $__KERNEL_DS, %dx # Data segment descriptor

 # Enable protected mode
 movl $(CR0_STATE & ~X86_CR0_PG), %eax
 movl %eax, %cr0  # into protected mode

 # flush prefetch and jump to startup_32
 ljmpl $__KERNEL32_CS, $pa_startup_32

no_longmode:
 hlt
 jmp no_longmode
SYM_CODE_END(trampoline_start)

#ifdef CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT
/* SEV-ES supports non-zero IP for entry points - no alignment needed */
SYM_CODE_START(sev_es_trampoline_start)
 cli   # We should be safe anyway

 LJMPW_RM(1f)
1:
 mov %cs, %ax # Code and data in the same place
 mov %ax, %ds
 mov %ax, %es
 mov %ax, %ss

 LOCK_AND_LOAD_REALMODE_ESP

 jmp .Lswitch_to_protected
SYM_CODE_END(sev_es_trampoline_start)
#endif /* CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT */

#include "../kernel/verify_cpu.S"

 .section ".text32","ax"
 .code32
 .balign 4
SYM_CODE_START(startup_32)
 movl %edx, %ss
 addl $pa_real_mode_base, %esp
 movl %edx, %ds
 movl %edx, %es
 movl %edx, %fs
 movl %edx, %gs

 /*
  * Check for memory encryption support. This is a safety net in
  * case BIOS hasn't done the necessary step of setting the bit in
  * the MSR for this AP. If SME is active and we've gotten this far
  * then it is safe for us to set the MSR bit and continue. If we
  * don't we'll eventually crash trying to execute encrypted
  * instructions.
 */
 btl $TH_FLAGS_SME_ACTIVE_BIT, pa_tr_flags
 jnc .Ldone
 movl $MSR_AMD64_SYSCFG, %ecx
 rdmsr
 bts $MSR_AMD64_SYSCFG_MEM_ENCRYPT_BIT, %eax
 jc .Ldone

 /*
  * Memory encryption is enabled but the SME enable bit for this
  * CPU has has not been set.  It is safe to set it, so do so.
 */
 wrmsr
.Ldone:

 movl pa_tr_cr4, %eax
 movl %eax, %cr4  # Enable PAE mode

 # Setup trampoline 4 level pagetables
 movl $pa_trampoline_pgd, %eax
 movl %eax, %cr3

 # Set up EFER
 movl $MSR_EFER, %ecx
 rdmsr
 /*
  * Skip writing to EFER if the register already has desired
  * value (to avoid #VE for the TDX guest).
 */
 cmp pa_tr_efer, %eax
 jne .Lwrite_efer
 cmp pa_tr_efer + 4, %edx
 je .Ldone_efer
.Lwrite_efer:
 movl pa_tr_efer, %eax
 movl pa_tr_efer + 4, %edx
 wrmsr

.Ldone_efer:
 # Enable paging and in turn activate Long Mode.
 movl $CR0_STATE, %eax
 movl %eax, %cr0

 /*
  * At this point we're in long mode but in 32bit compatibility mode
  * with EFER.LME = 1, CS.L = 0, CS.D = 1 (and in turn
  * EFER.LMA = 1). Now we want to jump in 64bit mode, to do that we use
  * the new gdt/idt that has __KERNEL_CS with CS.L = 1.
 */
 ljmpl $__KERNEL_CS, $pa_startup_64
SYM_CODE_END(startup_32)

SYM_CODE_START(pa_trampoline_compat)
 /*
  * In compatibility mode.  Prep ESP and DX for startup_32, then disable
  * paging and complete the switch to legacy 32-bit mode.
 */
 LOCK_AND_LOAD_REALMODE_ESP lock_pa=1
 movw $__KERNEL_DS, %dx

 movl $(CR0_STATE & ~X86_CR0_PG), %eax
 movl %eax, %cr0
 ljmpl   $__KERNEL32_CS, $pa_startup_32
SYM_CODE_END(pa_trampoline_compat)

 .section ".text64","ax"
 .code64
 .balign 4
SYM_CODE_START(startup_64)
 # Now jump into the kernel using virtual addresses
 jmpq *tr_start(%rip)
SYM_CODE_END(startup_64)

SYM_CODE_START(trampoline_start64)
 /*
  * APs start here on a direct transfer from 64-bit BIOS with identity
  * mapped page tables.  Load the kernel's GDT in order to gear down to
  * 32-bit mode (to handle 4-level vs. 5-level paging), and to (re)load
  * segment registers.  Load the zero IDT so any fault triggers a
  * shutdown instead of jumping back into BIOS.
 */
 lidt tr_idt(%rip)
 lgdt tr_gdt64(%rip)

 /* Check if paging mode has to be changed */
 movq %cr4, %rax
 xorl tr_cr4(%rip), %eax
 testl $X86_CR4_LA57, %eax
 jnz .L_switch_paging

 /* Paging mode is correct proceed in 64-bit mode */

 LOCK_AND_LOAD_REALMODE_ESP lock_rip=1

 movw $__KERNEL_DS, %dx
 movl %edx, %ss
 addl $pa_real_mode_base, %esp
 movl %edx, %ds
 movl %edx, %es
 movl %edx, %fs
 movl %edx, %gs

 movl $pa_trampoline_pgd, %eax
 movq %rax, %cr3

 pushq $__KERNEL_CS
 pushq tr_start(%rip)
 lretq
.L_switch_paging:
 /*
  * To switch between 4- and 5-level paging modes, it is necessary
  * to disable paging. This must be done in the compatibility mode.
 */
 ljmpl *tr_compat(%rip)
SYM_CODE_END(trampoline_start64)

 .section ".rodata","a"
 # Duplicate the global descriptor table
 # so the kernel can live anywhere
 .balign 16
SYM_DATA_START(tr_gdt)
 .short tr_gdt_end - tr_gdt - 1 # gdt limit
 .long pa_tr_gdt
 .short 0
 .quad 0x00cf9b000000ffff # __KERNEL32_CS
 .quad 0x00af9b000000ffff # __KERNEL_CS
 .quad 0x00cf93000000ffff # __KERNEL_DS
SYM_DATA_END_LABEL(tr_gdt, SYM_L_LOCAL, tr_gdt_end)

SYM_DATA_START(tr_gdt64)
 .short tr_gdt_end - tr_gdt - 1 # gdt limit
 .long pa_tr_gdt
 .long 0
SYM_DATA_END(tr_gdt64)

SYM_DATA_START(tr_compat)
 .long pa_trampoline_compat
 .short __KERNEL32_CS
SYM_DATA_END(tr_compat)

 .bss
 .balign PAGE_SIZE
SYM_DATA(trampoline_pgd, .space PAGE_SIZE)

 .balign 8
SYM_DATA_START(trampoline_header)
 SYM_DATA_LOCAL(tr_start, .space 8)
 SYM_DATA(tr_efer,  .space 8)
 SYM_DATA(tr_cr4,  .space 4)
 SYM_DATA(tr_flags,  .space 4)
 SYM_DATA(tr_lock,  .space 4)
SYM_DATA_END(trampoline_header)

#include "trampoline_common.S"