Quelle  processor.h

/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
/*
 * Copyright (C) 2018, Google LLC.
 */

#ifndef SELFTEST_KVM_PROCESSOR_H
#define SELFTEST_KVM_PROCESSOR_H

#include <assert.h>
#include <stdint.h>
#include <syscall.h>

#include <asm/msr-index.h>
#include <asm/prctl.h>

#include <linux/kvm_para.h>
#include <linux/stringify.h>

#include "kvm_util.h"
#include "ucall_common.h"

extern bool host_cpu_is_intel;
extern bool host_cpu_is_amd;
extern uint64_t guest_tsc_khz;

#ifndef MAX_NR_CPUID_ENTRIES
#define MAX_NR_CPUID_ENTRIES 100
#endif

#define NONCANONICAL 0xaaaaaaaaaaaaaaaaull

/* Forced emulation prefix, used to invoke the emulator unconditionally. */
#define KVM_FEP "ud2; .byte 'k', 'v', 'm';"

#define NMI_VECTOR  0x02

#define X86_EFLAGS_FIXED  (1u << 1)

#define X86_CR4_VME  (1ul << 0)
#define X86_CR4_PVI  (1ul << 1)
#define X86_CR4_TSD  (1ul << 2)
#define X86_CR4_DE  (1ul << 3)
#define X86_CR4_PSE  (1ul << 4)
#define X86_CR4_PAE  (1ul << 5)
#define X86_CR4_MCE  (1ul << 6)
#define X86_CR4_PGE  (1ul << 7)
#define X86_CR4_PCE  (1ul << 8)
#define X86_CR4_OSFXSR  (1ul << 9)
#define X86_CR4_OSXMMEXCPT (1ul << 10)
#define X86_CR4_UMIP  (1ul << 11)
#define X86_CR4_LA57  (1ul << 12)
#define X86_CR4_VMXE  (1ul << 13)
#define X86_CR4_SMXE  (1ul << 14)
#define X86_CR4_FSGSBASE (1ul << 16)
#define X86_CR4_PCIDE  (1ul << 17)
#define X86_CR4_OSXSAVE  (1ul << 18)
#define X86_CR4_SMEP  (1ul << 20)
#define X86_CR4_SMAP  (1ul << 21)
#define X86_CR4_PKE  (1ul << 22)

struct xstate_header {
 u64    xstate_bv;
 u64    xcomp_bv;
 u64    reserved[6];
} __attribute__((packed));

struct xstate {
 u8    i387[512];
 struct xstate_header  header;
 u8    extended_state_area[0];
} __attribute__ ((packed, aligned (64)));

#define XFEATURE_MASK_FP  BIT_ULL(0)
#define XFEATURE_MASK_SSE  BIT_ULL(1)
#define XFEATURE_MASK_YMM  BIT_ULL(2)
#define XFEATURE_MASK_BNDREGS  BIT_ULL(3)
#define XFEATURE_MASK_BNDCSR  BIT_ULL(4)
#define XFEATURE_MASK_OPMASK  BIT_ULL(5)
#define XFEATURE_MASK_ZMM_Hi256  BIT_ULL(6)
#define XFEATURE_MASK_Hi16_ZMM  BIT_ULL(7)
#define XFEATURE_MASK_PT  BIT_ULL(8)
#define XFEATURE_MASK_PKRU  BIT_ULL(9)
#define XFEATURE_MASK_PASID  BIT_ULL(10)
#define XFEATURE_MASK_CET_USER  BIT_ULL(11)
#define XFEATURE_MASK_CET_KERNEL BIT_ULL(12)
#define XFEATURE_MASK_LBR  BIT_ULL(15)
#define XFEATURE_MASK_XTILE_CFG  BIT_ULL(17)
#define XFEATURE_MASK_XTILE_DATA BIT_ULL(18)

#define XFEATURE_MASK_AVX512  (XFEATURE_MASK_OPMASK | \
      XFEATURE_MASK_ZMM_Hi256 | \
      XFEATURE_MASK_Hi16_ZMM)
#define XFEATURE_MASK_XTILE  (XFEATURE_MASK_XTILE_DATA | \
      XFEATURE_MASK_XTILE_CFG)

/* Note, these are ordered alphabetically to match kvm_cpuid_entry2.  Eww. */
enum cpuid_output_regs {
 KVM_CPUID_EAX,
 KVM_CPUID_EBX,
 KVM_CPUID_ECX,
 KVM_CPUID_EDX
};

/*
 * Pack the information into a 64-bit value so that each X86_FEATURE_XXX can be
 * passed by value with no overhead.
 */
struct kvm_x86_cpu_feature {
 u32 function;
 u16 index;
 u8 reg;
 u8 bit;
};
#define KVM_X86_CPU_FEATURE(fn, idx, gpr, __bit)    \
({          \
 struct kvm_x86_cpu_feature feature = {     \
  .function = fn,       \
  .index = idx,       \
  .reg = KVM_CPUID_##gpr,      \
  .bit = __bit,       \
 };         \
          \
 kvm_static_assert((fn & 0xc0000000) == 0 ||    \
     (fn & 0xc0000000) == 0x40000000 ||   \
     (fn & 0xc0000000) == 0x80000000 ||   \
     (fn & 0xc0000000) == 0xc0000000);   \
 kvm_static_assert(idx < BIT(sizeof(feature.index) * BITS_PER_BYTE)); \
 feature;        \
})

/*
 * Basic Leafs, a.k.a. Intel defined
 */
#define X86_FEATURE_MWAIT  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 3)
#define X86_FEATURE_VMX   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 5)
#define X86_FEATURE_SMX   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 6)
#define X86_FEATURE_PDCM  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 15)
#define X86_FEATURE_PCID  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 17)
#define X86_FEATURE_X2APIC  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 21)
#define X86_FEATURE_MOVBE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 22)
#define X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 24)
#define X86_FEATURE_XSAVE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 26)
#define X86_FEATURE_OSXSAVE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 27)
#define X86_FEATURE_RDRAND  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 30)
#define X86_FEATURE_HYPERVISOR  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, ECX, 31)
#define X86_FEATURE_PAE   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 6)
#define X86_FEATURE_MCE   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 7)
#define X86_FEATURE_APIC  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 9)
#define X86_FEATURE_CLFLUSH  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 19)
#define X86_FEATURE_XMM   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 25)
#define X86_FEATURE_XMM2  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x1, 0, EDX, 26)
#define X86_FEATURE_FSGSBASE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 0)
#define X86_FEATURE_TSC_ADJUST  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 1)
#define X86_FEATURE_SGX   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 2)
#define X86_FEATURE_HLE   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 4)
#define X86_FEATURE_SMEP         KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 7)
#define X86_FEATURE_INVPCID  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 10)
#define X86_FEATURE_RTM   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 11)
#define X86_FEATURE_MPX   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 14)
#define X86_FEATURE_SMAP  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 20)
#define X86_FEATURE_PCOMMIT  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 22)
#define X86_FEATURE_CLFLUSHOPT  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 23)
#define X86_FEATURE_CLWB  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EBX, 24)
#define X86_FEATURE_UMIP  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 2)
#define X86_FEATURE_PKU   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 3)
#define X86_FEATURE_OSPKE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 4)
#define X86_FEATURE_LA57  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 16)
#define X86_FEATURE_RDPID  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 22)
#define X86_FEATURE_SGX_LC  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 30)
#define X86_FEATURE_SHSTK  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 7)
#define X86_FEATURE_IBT   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EDX, 20)
#define X86_FEATURE_AMX_TILE  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EDX, 24)
#define X86_FEATURE_SPEC_CTRL  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EDX, 26)
#define X86_FEATURE_ARCH_CAPABILITIES KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, EDX, 29)
#define X86_FEATURE_PKS   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x7, 0, ECX, 31)
#define X86_FEATURE_XTILECFG  KVM_X86_CPU_FEATURE(0xD, 0, EAX, 17)
#define X86_FEATURE_XTILEDATA  KVM_X86_CPU_FEATURE(0xD, 0, EAX, 18)
#define X86_FEATURE_XSAVES  KVM_X86_CPU_FEATURE(0xD, 1, EAX, 3)
#define X86_FEATURE_XFD   KVM_X86_CPU_FEATURE(0xD, 1, EAX, 4)
#define X86_FEATURE_XTILEDATA_XFD KVM_X86_CPU_FEATURE(0xD, 18, ECX, 2)

/*
 * Extended Leafs, a.k.a. AMD defined
 */
#define X86_FEATURE_SVM   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, ECX, 2)
#define X86_FEATURE_PERFCTR_CORE KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, ECX, 23)
#define X86_FEATURE_PERFCTR_NB  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, ECX, 24)
#define X86_FEATURE_PERFCTR_LLC  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, ECX, 28)
#define X86_FEATURE_NX   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, EDX, 20)
#define X86_FEATURE_GBPAGES  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, EDX, 26)
#define X86_FEATURE_RDTSCP  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, EDX, 27)
#define X86_FEATURE_LM   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000001, 0, EDX, 29)
#define X86_FEATURE_INVTSC  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000007, 0, EDX, 8)
#define X86_FEATURE_RDPRU  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000008, 0, EBX, 4)
#define X86_FEATURE_AMD_IBPB  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000008, 0, EBX, 12)
#define X86_FEATURE_NPT   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 0)
#define X86_FEATURE_LBRV  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 1)
#define X86_FEATURE_NRIPS  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 3)
#define X86_FEATURE_TSCRATEMSR          KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 4)
#define X86_FEATURE_PAUSEFILTER         KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 10)
#define X86_FEATURE_PFTHRESHOLD         KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 12)
#define X86_FEATURE_VGIF  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 16)
#define X86_FEATURE_IDLE_HLT  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000000A, 0, EDX, 30)
#define X86_FEATURE_SEV   KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000001F, 0, EAX, 1)
#define X86_FEATURE_SEV_ES  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000001F, 0, EAX, 3)
#define X86_FEATURE_SEV_SNP  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x8000001F, 0, EAX, 4)
#define X86_FEATURE_PERFMON_V2  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000022, 0, EAX, 0)
#define X86_FEATURE_LBR_PMC_FREEZE KVM_X86_CPU_FEATURE(0x80000022, 0, EAX, 2)

/*
 * KVM defined paravirt features.
 */
#define X86_FEATURE_KVM_CLOCKSOURCE KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 0)
#define X86_FEATURE_KVM_NOP_IO_DELAY KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 1)
#define X86_FEATURE_KVM_MMU_OP  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 2)
#define X86_FEATURE_KVM_CLOCKSOURCE2 KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 3)
#define X86_FEATURE_KVM_ASYNC_PF KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 4)
#define X86_FEATURE_KVM_STEAL_TIME KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 5)
#define X86_FEATURE_KVM_PV_EOI  KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 6)
#define X86_FEATURE_KVM_PV_UNHALT KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 7)
/* Bit 8 apparently isn't used?!?! */
#define X86_FEATURE_KVM_PV_TLB_FLUSH KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 9)
#define X86_FEATURE_KVM_ASYNC_PF_VMEXIT KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 10)
#define X86_FEATURE_KVM_PV_SEND_IPI KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 11)
#define X86_FEATURE_KVM_POLL_CONTROL KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 12)
#define X86_FEATURE_KVM_PV_SCHED_YIELD KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 13)
#define X86_FEATURE_KVM_ASYNC_PF_INT KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 14)
#define X86_FEATURE_KVM_MSI_EXT_DEST_ID KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 15)
#define X86_FEATURE_KVM_HC_MAP_GPA_RANGE KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 16)
#define X86_FEATURE_KVM_MIGRATION_CONTROL KVM_X86_CPU_FEATURE(0x40000001, 0, EAX, 17)

/*
 * Same idea as X86_FEATURE_XXX, but X86_PROPERTY_XXX retrieves a multi-bit
 * value/property as opposed to a single-bit feature.  Again, pack the info
 * into a 64-bit value to pass by value with no overhead.
 */
struct kvm_x86_cpu_property {
 u32 function;
 u8 index;
 u8 reg;
 u8 lo_bit;
 u8 hi_bit;
};
#define KVM_X86_CPU_PROPERTY(fn, idx, gpr, low_bit, high_bit)   \
({          \
 struct kvm_x86_cpu_property property = {    \
  .function = fn,       \
  .index = idx,       \
  .reg = KVM_CPUID_##gpr,      \
  .lo_bit = low_bit,      \
  .hi_bit = high_bit,      \
 };         \
          \
 kvm_static_assert(low_bit < high_bit);     \
 kvm_static_assert((fn & 0xc0000000) == 0 ||    \
     (fn & 0xc0000000) == 0x40000000 ||   \
     (fn & 0xc0000000) == 0x80000000 ||   \
     (fn & 0xc0000000) == 0xc0000000);   \
 kvm_static_assert(idx < BIT(sizeof(property.index) * BITS_PER_BYTE)); \
 property;        \
})

#define X86_PROPERTY_MAX_BASIC_LEAF  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0, 0, EAX, 0, 31)
#define X86_PROPERTY_PMU_VERSION  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EAX, 0, 7)
#define X86_PROPERTY_PMU_NR_GP_COUNTERS  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EAX, 8, 15)
#define X86_PROPERTY_PMU_GP_COUNTERS_BIT_WIDTH KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EAX, 16, 23)
#define X86_PROPERTY_PMU_EBX_BIT_VECTOR_LENGTH KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EAX, 24, 31)
#define X86_PROPERTY_PMU_EVENTS_MASK  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EBX, 0, 7)
#define X86_PROPERTY_PMU_FIXED_COUNTERS_BITMASK KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, ECX, 0, 31)
#define X86_PROPERTY_PMU_NR_FIXED_COUNTERS KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EDX, 0, 4)
#define X86_PROPERTY_PMU_FIXED_COUNTERS_BIT_WIDTH KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xa, 0, EDX, 5, 12)

#define X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_LO  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd,  0, EAX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_XSTATE_MAX_SIZE_XCR0 KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd,  0, EBX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_XSTATE_MAX_SIZE  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd,  0, ECX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_HI  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd,  0, EDX,  0, 31)

#define X86_PROPERTY_XSTATE_TILE_SIZE  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd, 18, EAX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_XSTATE_TILE_OFFSET  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xd, 18, EBX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_AMX_MAX_PALETTE_TABLES KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 0, EAX,  0, 31)
#define X86_PROPERTY_AMX_TOTAL_TILE_BYTES KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 1, EAX,  0, 15)
#define X86_PROPERTY_AMX_BYTES_PER_TILE  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 1, EAX, 16, 31)
#define X86_PROPERTY_AMX_BYTES_PER_ROW  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 1, EBX, 0,  15)
#define X86_PROPERTY_AMX_NR_TILE_REGS  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 1, EBX, 16, 31)
#define X86_PROPERTY_AMX_MAX_ROWS  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x1d, 1, ECX, 0,  15)

#define X86_PROPERTY_MAX_KVM_LEAF  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x40000000, 0, EAX, 0, 31)

#define X86_PROPERTY_MAX_EXT_LEAF  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000000, 0, EAX, 0, 31)
#define X86_PROPERTY_MAX_PHY_ADDR  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000008, 0, EAX, 0, 7)
#define X86_PROPERTY_MAX_VIRT_ADDR  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000008, 0, EAX, 8, 15)
#define X86_PROPERTY_GUEST_MAX_PHY_ADDR  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000008, 0, EAX, 16, 23)
#define X86_PROPERTY_SEV_C_BIT   KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x8000001F, 0, EBX, 0, 5)
#define X86_PROPERTY_PHYS_ADDR_REDUCTION KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x8000001F, 0, EBX, 6, 11)
#define X86_PROPERTY_NR_PERFCTR_CORE  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000022, 0, EBX, 0, 3)
#define X86_PROPERTY_NR_PERFCTR_NB  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0x80000022, 0, EBX, 10, 15)

#define X86_PROPERTY_MAX_CENTAUR_LEAF  KVM_X86_CPU_PROPERTY(0xC0000000, 0, EAX, 0, 31)

/*
 * Intel's architectural PMU events are bizarre.  They have a "feature" bit
 * that indicates the feature is _not_ supported, and a property that states
 * the length of the bit mask of unsupported features.  A feature is supported
 * if the size of the bit mask is larger than the "unavailable" bit, and said
 * bit is not set.  Fixed counters also bizarre enumeration, but inverted from
 * arch events for general purpose counters.  Fixed counters are supported if a
 * feature flag is set **OR** the total number of fixed counters is greater
 * than index of the counter.
 *
 * Wrap the events for general purpose and fixed counters to simplify checking
 * whether or not a given architectural event is supported.
 */
struct kvm_x86_pmu_feature {
 struct kvm_x86_cpu_feature f;
};
#define KVM_X86_PMU_FEATURE(__reg, __bit)    \
({         \
 struct kvm_x86_pmu_feature feature = {    \
  .f = KVM_X86_CPU_FEATURE(0xa, 0, __reg, __bit),  \
 };        \
         \
 kvm_static_assert(KVM_CPUID_##__reg == KVM_CPUID_EBX ||  \
     KVM_CPUID_##__reg == KVM_CPUID_ECX);  \
 feature;       \
})

#define X86_PMU_FEATURE_CPU_CYCLES   KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 0)
#define X86_PMU_FEATURE_INSNS_RETIRED   KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 1)
#define X86_PMU_FEATURE_REFERENCE_CYCLES  KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 2)
#define X86_PMU_FEATURE_LLC_REFERENCES   KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 3)
#define X86_PMU_FEATURE_LLC_MISSES   KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 4)
#define X86_PMU_FEATURE_BRANCH_INSNS_RETIRED  KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 5)
#define X86_PMU_FEATURE_BRANCHES_MISPREDICTED  KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 6)
#define X86_PMU_FEATURE_TOPDOWN_SLOTS   KVM_X86_PMU_FEATURE(EBX, 7)

#define X86_PMU_FEATURE_INSNS_RETIRED_FIXED  KVM_X86_PMU_FEATURE(ECX, 0)
#define X86_PMU_FEATURE_CPU_CYCLES_FIXED  KVM_X86_PMU_FEATURE(ECX, 1)
#define X86_PMU_FEATURE_REFERENCE_TSC_CYCLES_FIXED KVM_X86_PMU_FEATURE(ECX, 2)
#define X86_PMU_FEATURE_TOPDOWN_SLOTS_FIXED  KVM_X86_PMU_FEATURE(ECX, 3)

static inline unsigned int x86_family(unsigned int eax)
{
 unsigned int x86;

 x86 = (eax >> 8) & 0xf;

 if (x86 == 0xf)
  x86 += (eax >> 20) & 0xff;

 return x86;
}

static inline unsigned int x86_model(unsigned int eax)
{
 return ((eax >> 12) & 0xf0) | ((eax >> 4) & 0x0f);
}

/* Page table bitfield declarations */
#define PTE_PRESENT_MASK        BIT_ULL(0)
#define PTE_WRITABLE_MASK       BIT_ULL(1)
#define PTE_USER_MASK           BIT_ULL(2)
#define PTE_ACCESSED_MASK       BIT_ULL(5)
#define PTE_DIRTY_MASK          BIT_ULL(6)
#define PTE_LARGE_MASK          BIT_ULL(7)
#define PTE_GLOBAL_MASK         BIT_ULL(8)
#define PTE_NX_MASK             BIT_ULL(63)

#define PHYSICAL_PAGE_MASK      GENMASK_ULL(51, 12)

#define PAGE_SHIFT  12
#define PAGE_SIZE  (1ULL << PAGE_SHIFT)
#define PAGE_MASK  (~(PAGE_SIZE-1) & PHYSICAL_PAGE_MASK)

#define HUGEPAGE_SHIFT(x) (PAGE_SHIFT + (((x) - 1) * 9))
#define HUGEPAGE_SIZE(x) (1UL << HUGEPAGE_SHIFT(x))
#define HUGEPAGE_MASK(x) (~(HUGEPAGE_SIZE(x) - 1) & PHYSICAL_PAGE_MASK)

#define PTE_GET_PA(pte)  ((pte) & PHYSICAL_PAGE_MASK)
#define PTE_GET_PFN(pte)        (PTE_GET_PA(pte) >> PAGE_SHIFT)

/* General Registers in 64-Bit Mode */
struct gpr64_regs {
 u64 rax;
 u64 rcx;
 u64 rdx;
 u64 rbx;
 u64 rsp;
 u64 rbp;
 u64 rsi;
 u64 rdi;
 u64 r8;
 u64 r9;
 u64 r10;
 u64 r11;
 u64 r12;
 u64 r13;
 u64 r14;
 u64 r15;
};

struct desc64 {
 uint16_t limit0;
 uint16_t base0;
 unsigned base1:8, type:4, s:1, dpl:2, p:1;
 unsigned limit1:4, avl:1, l:1, db:1, g:1, base2:8;
 uint32_t base3;
 uint32_t zero1;
} __attribute__((packed));

struct desc_ptr {
 uint16_t size;
 uint64_t address;
} __attribute__((packed));

struct kvm_x86_state {
 struct kvm_xsave *xsave;
 struct kvm_vcpu_events events;
 struct kvm_mp_state mp_state;
 struct kvm_regs regs;
 struct kvm_xcrs xcrs;
 struct kvm_sregs sregs;
 struct kvm_debugregs debugregs;
 union {
  struct kvm_nested_state nested;
  char nested_[16384];
 };
 struct kvm_msrs msrs;
};

static inline uint64_t get_desc64_base(const struct desc64 *desc)
{
 return ((uint64_t)desc->base3 << 32) |
  (desc->base0 | ((desc->base1) << 16) | ((desc->base2) << 24));
}

static inline uint64_t rdtsc(void)
{
 uint32_t eax, edx;
 uint64_t tsc_val;
 /*
 * The lfence is to wait (on Intel CPUs) until all previous
 * instructions have been executed. If software requires RDTSC to be
 * executed prior to execution of any subsequent instruction, it can
 * execute LFENCE immediately after RDTSC
 */
 __asm__ __volatile__("lfence; rdtsc; lfence" : "=a"(eax), "=d"(edx));
 tsc_val = ((uint64_t)edx) << 32 | eax;
 return tsc_val;
}

static inline uint64_t rdtscp(uint32_t *aux)
{
 uint32_t eax, edx;

 __asm__ __volatile__("rdtscp" : "=a"(eax), "=d"(edx), "=c"(*aux));
 return ((uint64_t)edx) << 32 | eax;
}

static inline uint64_t rdmsr(uint32_t msr)
{
 uint32_t a, d;

 __asm__ __volatile__("rdmsr" : "=a"(a), "=d"(d) : "c"(msr) : "memory");

 return a | ((uint64_t) d << 32);
}

static inline void wrmsr(uint32_t msr, uint64_t value)
{
 uint32_t a = value;
 uint32_t d = value >> 32;

 __asm__ __volatile__("wrmsr" :: "a"(a), "d"(d), "c"(msr) : "memory");
}


static inline uint16_t inw(uint16_t port)
{
 uint16_t tmp;

 __asm__ __volatile__("in %%dx, %%ax"
  : /* output */ "=a" (tmp)
  : /* input */ "d" (port));

 return tmp;
}

static inline uint16_t get_es(void)
{
 uint16_t es;

 __asm__ __volatile__("mov %%es, %[es]"
        : /* output */ [es]"=rm"(es));
 return es;
}

static inline uint16_t get_cs(void)
{
 uint16_t cs;

 __asm__ __volatile__("mov %%cs, %[cs]"
        : /* output */ [cs]"=rm"(cs));
 return cs;
}

static inline uint16_t get_ss(void)
{
 uint16_t ss;

 __asm__ __volatile__("mov %%ss, %[ss]"
        : /* output */ [ss]"=rm"(ss));
 return ss;
}

static inline uint16_t get_ds(void)
{
 uint16_t ds;

 __asm__ __volatile__("mov %%ds, %[ds]"
        : /* output */ [ds]"=rm"(ds));
 return ds;
}

static inline uint16_t get_fs(void)
{
 uint16_t fs;

 __asm__ __volatile__("mov %%fs, %[fs]"
        : /* output */ [fs]"=rm"(fs));
 return fs;
}

static inline uint16_t get_gs(void)
{
 uint16_t gs;

 __asm__ __volatile__("mov %%gs, %[gs]"
        : /* output */ [gs]"=rm"(gs));
 return gs;
}

static inline uint16_t get_tr(void)
{
 uint16_t tr;

 __asm__ __volatile__("str %[tr]"
        : /* output */ [tr]"=rm"(tr));
 return tr;
}

static inline uint64_t get_cr0(void)
{
 uint64_t cr0;

 __asm__ __volatile__("mov %%cr0, %[cr0]"
        : /* output */ [cr0]"=r"(cr0));
 return cr0;
}

static inline uint64_t get_cr3(void)
{
 uint64_t cr3;

 __asm__ __volatile__("mov %%cr3, %[cr3]"
        : /* output */ [cr3]"=r"(cr3));
 return cr3;
}

static inline uint64_t get_cr4(void)
{
 uint64_t cr4;

 __asm__ __volatile__("mov %%cr4, %[cr4]"
        : /* output */ [cr4]"=r"(cr4));
 return cr4;
}

static inline void set_cr4(uint64_t val)
{
 __asm__ __volatile__("mov %0, %%cr4" : : "r" (val) : "memory");
}

static inline void set_idt(const struct desc_ptr *idt_desc)
{
 __asm__ __volatile__("lidt %0"::"m"(*idt_desc));
}

static inline u64 xgetbv(u32 index)
{
 u32 eax, edx;

 __asm__ __volatile__("xgetbv;"
       : "=a" (eax), "=d" (edx)
       : "c" (index));
 return eax | ((u64)edx << 32);
}

static inline void xsetbv(u32 index, u64 value)
{
 u32 eax = value;
 u32 edx = value >> 32;

 __asm__ __volatile__("xsetbv" :: "a" (eax), "d" (edx), "c" (index));
}

static inline void wrpkru(u32 pkru)
{
 /* Note, ECX and EDX are architecturally required to be '0'. */
 asm volatile(".byte 0x0f,0x01,0xef\n\t"
       : : "a" (pkru), "c"(0), "d"(0));
}

static inline struct desc_ptr get_gdt(void)
{
 struct desc_ptr gdt;
 __asm__ __volatile__("sgdt %[gdt]"
        : /* output */ [gdt]"=m"(gdt));
 return gdt;
}

static inline struct desc_ptr get_idt(void)
{
 struct desc_ptr idt;
 __asm__ __volatile__("sidt %[idt]"
        : /* output */ [idt]"=m"(idt));
 return idt;
}

static inline void outl(uint16_t port, uint32_t value)
{
 __asm__ __volatile__("outl %%eax, %%dx" : : "d"(port), "a"(value));
}

static inline void __cpuid(uint32_t function, uint32_t index,
      uint32_t *eax, uint32_t *ebx,
      uint32_t *ecx, uint32_t *edx)
{
 *eax = function;
 *ecx = index;

 asm volatile("cpuid"
     : "=a" (*eax),
       "=b" (*ebx),
       "=c" (*ecx),
       "=d" (*edx)
     : "0" (*eax), "2" (*ecx)
     : "memory");
}

static inline void cpuid(uint32_t function,
    uint32_t *eax, uint32_t *ebx,
    uint32_t *ecx, uint32_t *edx)
{
 return __cpuid(function, 0, eax, ebx, ecx, edx);
}

static inline uint32_t this_cpu_fms(void)
{
 uint32_t eax, ebx, ecx, edx;

 cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 return eax;
}

static inline uint32_t this_cpu_family(void)
{
 return x86_family(this_cpu_fms());
}

static inline uint32_t this_cpu_model(void)
{
 return x86_model(this_cpu_fms());
}

static inline bool this_cpu_vendor_string_is(const char *vendor)
{
 const uint32_t *chunk = (const uint32_t *)vendor;
 uint32_t eax, ebx, ecx, edx;

 cpuid(0, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 return (ebx == chunk[0] && edx == chunk[1] && ecx == chunk[2]);
}

static inline bool this_cpu_is_intel(void)
{
 return this_cpu_vendor_string_is("GenuineIntel");
}

/*
 * Exclude early K5 samples with a vendor string of "AMDisbetter!"
 */
static inline bool this_cpu_is_amd(void)
{
 return this_cpu_vendor_string_is("AuthenticAMD");
}

static inline uint32_t __this_cpu_has(uint32_t function, uint32_t index,
          uint8_t reg, uint8_t lo, uint8_t hi)
{
 uint32_t gprs[4];

 __cpuid(function, index,
  &gprs[KVM_CPUID_EAX], &gprs[KVM_CPUID_EBX],
  &gprs[KVM_CPUID_ECX], &gprs[KVM_CPUID_EDX]);

 return (gprs[reg] & GENMASK(hi, lo)) >> lo;
}

static inline bool this_cpu_has(struct kvm_x86_cpu_feature feature)
{
 return __this_cpu_has(feature.function, feature.index,
         feature.reg, feature.bit, feature.bit);
}

static inline uint32_t this_cpu_property(struct kvm_x86_cpu_property property)
{
 return __this_cpu_has(property.function, property.index,
         property.reg, property.lo_bit, property.hi_bit);
}

static __always_inline bool this_cpu_has_p(struct kvm_x86_cpu_property property)
{
 uint32_t max_leaf;

 switch (property.function & 0xc0000000) {
 case 0:
  max_leaf = this_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_BASIC_LEAF);
  break;
 case 0x40000000:
  max_leaf = this_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_KVM_LEAF);
  break;
 case 0x80000000:
  max_leaf = this_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_EXT_LEAF);
  break;
 case 0xc0000000:
  max_leaf = this_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_CENTAUR_LEAF);
 }
 return max_leaf >= property.function;
}

static inline bool this_pmu_has(struct kvm_x86_pmu_feature feature)
{
 uint32_t nr_bits;

 if (feature.f.reg == KVM_CPUID_EBX) {
  nr_bits = this_cpu_property(X86_PROPERTY_PMU_EBX_BIT_VECTOR_LENGTH);
  return nr_bits > feature.f.bit && !this_cpu_has(feature.f);
 }

 GUEST_ASSERT(feature.f.reg == KVM_CPUID_ECX);
 nr_bits = this_cpu_property(X86_PROPERTY_PMU_NR_FIXED_COUNTERS);
 return nr_bits > feature.f.bit || this_cpu_has(feature.f);
}

static __always_inline uint64_t this_cpu_supported_xcr0(void)
{
 if (!this_cpu_has_p(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_LO))
  return 0;

 return this_cpu_property(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_LO) |
        ((uint64_t)this_cpu_property(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_HI) << 32);
}

typedef u32  __attribute__((vector_size(16))) sse128_t;
#define __sse128_u union { sse128_t vec; u64 as_u64[2]; u32 as_u32[4]; }
#define sse128_lo(x) ({ __sse128_u t; t.vec = x; t.as_u64[0]; })
#define sse128_hi(x) ({ __sse128_u t; t.vec = x; t.as_u64[1]; })

static inline void read_sse_reg(int reg, sse128_t *data)
{
 switch (reg) {
 case 0:
  asm("movdqa %%xmm0, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 1:
  asm("movdqa %%xmm1, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 2:
  asm("movdqa %%xmm2, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 3:
  asm("movdqa %%xmm3, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 4:
  asm("movdqa %%xmm4, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 5:
  asm("movdqa %%xmm5, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 6:
  asm("movdqa %%xmm6, %0" : "=m"(*data));
  break;
 case 7:
  asm("movdqa %%xmm7, %0" : "=m"(*data));
  break;
 default:
  BUG();
 }
}

static inline void write_sse_reg(int reg, const sse128_t *data)
{
 switch (reg) {
 case 0:
  asm("movdqa %0, %%xmm0" : : "m"(*data));
  break;
 case 1:
  asm("movdqa %0, %%xmm1" : : "m"(*data));
  break;
 case 2:
  asm("movdqa %0, %%xmm2" : : "m"(*data));
  break;
 case 3:
  asm("movdqa %0, %%xmm3" : : "m"(*data));
  break;
 case 4:
  asm("movdqa %0, %%xmm4" : : "m"(*data));
  break;
 case 5:
  asm("movdqa %0, %%xmm5" : : "m"(*data));
  break;
 case 6:
  asm("movdqa %0, %%xmm6" : : "m"(*data));
  break;
 case 7:
  asm("movdqa %0, %%xmm7" : : "m"(*data));
  break;
 default:
  BUG();
 }
}

static inline void cpu_relax(void)
{
 asm volatile("rep; nop" ::: "memory");
}

static inline void udelay(unsigned long usec)
{
 uint64_t start, now, cycles;

 GUEST_ASSERT(guest_tsc_khz);
 cycles = guest_tsc_khz / 1000 * usec;

 /*
 * Deliberately don't PAUSE, a.k.a. cpu_relax(), so that the delay is
 * as accurate as possible, e.g. doesn't trigger PAUSE-Loop VM-Exits.
 */
 start = rdtsc();
 do {
  now = rdtsc();
 } while (now - start < cycles);
}

#define ud2()   \
 __asm__ __volatile__( \
  "ud2\n" \
  )

#define hlt()   \
 __asm__ __volatile__( \
  "hlt\n" \
  )

struct kvm_x86_state *vcpu_save_state(struct kvm_vcpu *vcpu);
void vcpu_load_state(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_x86_state *state);
void kvm_x86_state_cleanup(struct kvm_x86_state *state);

const struct kvm_msr_list *kvm_get_msr_index_list(void);
const struct kvm_msr_list *kvm_get_feature_msr_index_list(void);
bool kvm_msr_is_in_save_restore_list(uint32_t msr_index);
uint64_t kvm_get_feature_msr(uint64_t msr_index);

static inline void vcpu_msrs_get(struct kvm_vcpu *vcpu,
     struct kvm_msrs *msrs)
{
 int r = __vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_MSRS, msrs);

 TEST_ASSERT(r == msrs->nmsrs,
      "KVM_GET_MSRS failed, r: %i (failed on MSR %x)",
      r, r < 0 || r >= msrs->nmsrs ? -1 : msrs->entries[r].index);
}
static inline void vcpu_msrs_set(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_msrs *msrs)
{
 int r = __vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_MSRS, msrs);

 TEST_ASSERT(r == msrs->nmsrs,
      "KVM_SET_MSRS failed, r: %i (failed on MSR %x)",
      r, r < 0 || r >= msrs->nmsrs ? -1 : msrs->entries[r].index);
}
static inline void vcpu_debugregs_get(struct kvm_vcpu *vcpu,
          struct kvm_debugregs *debugregs)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_DEBUGREGS, debugregs);
}
static inline void vcpu_debugregs_set(struct kvm_vcpu *vcpu,
          struct kvm_debugregs *debugregs)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_DEBUGREGS, debugregs);
}
static inline void vcpu_xsave_get(struct kvm_vcpu *vcpu,
      struct kvm_xsave *xsave)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_XSAVE, xsave);
}
static inline void vcpu_xsave2_get(struct kvm_vcpu *vcpu,
       struct kvm_xsave *xsave)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_XSAVE2, xsave);
}
static inline void vcpu_xsave_set(struct kvm_vcpu *vcpu,
      struct kvm_xsave *xsave)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_XSAVE, xsave);
}
static inline void vcpu_xcrs_get(struct kvm_vcpu *vcpu,
     struct kvm_xcrs *xcrs)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_XCRS, xcrs);
}
static inline void vcpu_xcrs_set(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_xcrs *xcrs)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_XCRS, xcrs);
}

const struct kvm_cpuid_entry2 *get_cpuid_entry(const struct kvm_cpuid2 *cpuid,
            uint32_t function, uint32_t index);
const struct kvm_cpuid2 *kvm_get_supported_cpuid(void);

static inline uint32_t kvm_cpu_fms(void)
{
 return get_cpuid_entry(kvm_get_supported_cpuid(), 0x1, 0)->eax;
}

static inline uint32_t kvm_cpu_family(void)
{
 return x86_family(kvm_cpu_fms());
}

static inline uint32_t kvm_cpu_model(void)
{
 return x86_model(kvm_cpu_fms());
}

bool kvm_cpuid_has(const struct kvm_cpuid2 *cpuid,
     struct kvm_x86_cpu_feature feature);

static inline bool kvm_cpu_has(struct kvm_x86_cpu_feature feature)
{
 return kvm_cpuid_has(kvm_get_supported_cpuid(), feature);
}

uint32_t kvm_cpuid_property(const struct kvm_cpuid2 *cpuid,
       struct kvm_x86_cpu_property property);

static inline uint32_t kvm_cpu_property(struct kvm_x86_cpu_property property)
{
 return kvm_cpuid_property(kvm_get_supported_cpuid(), property);
}

static __always_inline bool kvm_cpu_has_p(struct kvm_x86_cpu_property property)
{
 uint32_t max_leaf;

 switch (property.function & 0xc0000000) {
 case 0:
  max_leaf = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_BASIC_LEAF);
  break;
 case 0x40000000:
  max_leaf = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_KVM_LEAF);
  break;
 case 0x80000000:
  max_leaf = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_EXT_LEAF);
  break;
 case 0xc0000000:
  max_leaf = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_MAX_CENTAUR_LEAF);
 }
 return max_leaf >= property.function;
}

static inline bool kvm_pmu_has(struct kvm_x86_pmu_feature feature)
{
 uint32_t nr_bits;

 if (feature.f.reg == KVM_CPUID_EBX) {
  nr_bits = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_PMU_EBX_BIT_VECTOR_LENGTH);
  return nr_bits > feature.f.bit && !kvm_cpu_has(feature.f);
 }

 TEST_ASSERT_EQ(feature.f.reg, KVM_CPUID_ECX);
 nr_bits = kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_PMU_NR_FIXED_COUNTERS);
 return nr_bits > feature.f.bit || kvm_cpu_has(feature.f);
}

static __always_inline uint64_t kvm_cpu_supported_xcr0(void)
{
 if (!kvm_cpu_has_p(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_LO))
  return 0;

 return kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_LO) |
        ((uint64_t)kvm_cpu_property(X86_PROPERTY_SUPPORTED_XCR0_HI) << 32);
}

static inline size_t kvm_cpuid2_size(int nr_entries)
{
 return sizeof(struct kvm_cpuid2) +
        sizeof(struct kvm_cpuid_entry2) * nr_entries;
}

/*
 * Allocate a "struct kvm_cpuid2* instance, with the 0-length arrary of
 * entries sized to hold @nr_entries.  The caller is responsible for freeing
 * the struct.
 */
static inline struct kvm_cpuid2 *allocate_kvm_cpuid2(int nr_entries)
{
 struct kvm_cpuid2 *cpuid;

 cpuid = malloc(kvm_cpuid2_size(nr_entries));
 TEST_ASSERT(cpuid, "-ENOMEM when allocating kvm_cpuid2");

 cpuid->nent = nr_entries;

 return cpuid;
}

void vcpu_init_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_cpuid2 *cpuid);

static inline void vcpu_get_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_GET_CPUID2, vcpu->cpuid);
}

static inline struct kvm_cpuid_entry2 *__vcpu_get_cpuid_entry(struct kvm_vcpu *vcpu,
             uint32_t function,
             uint32_t index)
{
 TEST_ASSERT(vcpu->cpuid, "Must do vcpu_init_cpuid() first (or equivalent)");

 vcpu_get_cpuid(vcpu);

 return (struct kvm_cpuid_entry2 *)get_cpuid_entry(vcpu->cpuid,
         function, index);
}

static inline struct kvm_cpuid_entry2 *vcpu_get_cpuid_entry(struct kvm_vcpu *vcpu,
           uint32_t function)
{
 return __vcpu_get_cpuid_entry(vcpu, function, 0);
}

static inline int __vcpu_set_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 int r;

 TEST_ASSERT(vcpu->cpuid, "Must do vcpu_init_cpuid() first");
 r = __vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_CPUID2, vcpu->cpuid);
 if (r)
  return r;

 /* On success, refresh the cache to pick up adjustments made by KVM. */
 vcpu_get_cpuid(vcpu);
 return 0;
}

static inline void vcpu_set_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 TEST_ASSERT(vcpu->cpuid, "Must do vcpu_init_cpuid() first");
 vcpu_ioctl(vcpu, KVM_SET_CPUID2, vcpu->cpuid);

 /* Refresh the cache to pick up adjustments made by KVM. */
 vcpu_get_cpuid(vcpu);
}

void vcpu_set_cpuid_property(struct kvm_vcpu *vcpu,
        struct kvm_x86_cpu_property property,
        uint32_t value);
void vcpu_set_cpuid_maxphyaddr(struct kvm_vcpu *vcpu, uint8_t maxphyaddr);

void vcpu_clear_cpuid_entry(struct kvm_vcpu *vcpu, uint32_t function);

static inline bool vcpu_cpuid_has(struct kvm_vcpu *vcpu,
      struct kvm_x86_cpu_feature feature)
{
 struct kvm_cpuid_entry2 *entry;

 entry = __vcpu_get_cpuid_entry(vcpu, feature.function, feature.index);
 return *((&entry->eax) + feature.reg) & BIT(feature.bit);
}

void vcpu_set_or_clear_cpuid_feature(struct kvm_vcpu *vcpu,
         struct kvm_x86_cpu_feature feature,
         bool set);

static inline void vcpu_set_cpuid_feature(struct kvm_vcpu *vcpu,
       struct kvm_x86_cpu_feature feature)
{
 vcpu_set_or_clear_cpuid_feature(vcpu, feature, true);

}

static inline void vcpu_clear_cpuid_feature(struct kvm_vcpu *vcpu,
         struct kvm_x86_cpu_feature feature)
{
 vcpu_set_or_clear_cpuid_feature(vcpu, feature, false);
}

uint64_t vcpu_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, uint64_t msr_index);
int _vcpu_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, uint64_t msr_index, uint64_t msr_value);

/*
 * Assert on an MSR access(es) and pretty print the MSR name when possible.
 * Note, the caller provides the stringified name so that the name of macro is
 * printed, not the value the macro resolves to (due to macro expansion).
 */
#define TEST_ASSERT_MSR(cond, fmt, msr, str, args...)    \
do {          \
 if (__builtin_constant_p(msr)) {     \
  TEST_ASSERT(cond, fmt, str, args);    \
 } else if (!(cond)) {       \
  char buf[16];       \
          \
  snprintf(buf, sizeof(buf), "MSR 0x%x", msr);   \
  TEST_ASSERT(cond, fmt, buf, args);    \
 }         \
} while (0)

/*
 * Returns true if KVM should return the last written value when reading an MSR
 * from userspace, e.g. the MSR isn't a command MSR, doesn't emulate state that
 * is changing, etc.  This is NOT an exhaustive list!  The intent is to filter
 * out MSRs that are not durable _and_ that a selftest wants to write.
 */
static inline bool is_durable_msr(uint32_t msr)
{
 return msr != MSR_IA32_TSC;
}

#define vcpu_set_msr(vcpu, msr, val)       \
do {           \
 uint64_t r, v = val;        \
           \
 TEST_ASSERT_MSR(_vcpu_set_msr(vcpu, msr, v) == 1,    \
   "KVM_SET_MSRS failed on %s, value = 0x%lx", msr, #msr, v); \
 if (!is_durable_msr(msr))       \
  break;         \
 r = vcpu_get_msr(vcpu, msr);       \
 TEST_ASSERT_MSR(r == v, "Set %s to '0x%lx', got back '0x%lx'", msr, #msr, v, r);\
} while (0)

void kvm_get_cpu_address_width(unsigned int *pa_bits, unsigned int *va_bits);
void kvm_init_vm_address_properties(struct kvm_vm *vm);

struct ex_regs {
 uint64_t rax, rcx, rdx, rbx;
 uint64_t rbp, rsi, rdi;
 uint64_t r8, r9, r10, r11;
 uint64_t r12, r13, r14, r15;
 uint64_t vector;
 uint64_t error_code;
 uint64_t rip;
 uint64_t cs;
 uint64_t rflags;
};

struct idt_entry {
 uint16_t offset0;
 uint16_t selector;
 uint16_t ist : 3;
 uint16_t : 5;
 uint16_t type : 4;
 uint16_t : 1;
 uint16_t dpl : 2;
 uint16_t p : 1;
 uint16_t offset1;
 uint32_t offset2; uint32_t reserved;
};

void vm_install_exception_handler(struct kvm_vm *vm, int vector,
   void (*handler)(struct ex_regs *));

/* If a toddler were to say "abracadabra". */
#define KVM_EXCEPTION_MAGIC 0xabacadabaULL

/*
 * KVM selftest exception fixup uses registers to coordinate with the exception
 * handler, versus the kernel's in-memory tables and KVM-Unit-Tests's in-memory
 * per-CPU data.  Using only registers avoids having to map memory into the
 * guest, doesn't require a valid, stable GS.base, and reduces the risk of
 * for recursive faults when accessing memory in the handler.  The downside to
 * using registers is that it restricts what registers can be used by the actual
 * instruction.  But, selftests are 64-bit only, making register* pressure a
 * minor concern.  Use r9-r11 as they are volatile, i.e. don't need to be saved
 * by the callee, and except for r11 are not implicit parameters to any
 * instructions.  Ideally, fixup would use r8-r10 and thus avoid implicit
 * parameters entirely, but Hyper-V's hypercall ABI uses r8 and testing Hyper-V
 * is higher priority than testing non-faulting SYSCALL/SYSRET.
 *
 * Note, the fixup handler deliberately does not handle #DE, i.e. the vector
 * is guaranteed to be non-zero on fault.
 *
 * REGISTER INPUTS:
 * r9  = MAGIC
 * r10 = RIP
 * r11 = new RIP on fault
 *
 * REGISTER OUTPUTS:
 * r9  = exception vector (non-zero)
 * r10 = error code
 */
#define __KVM_ASM_SAFE(insn, fep)    \
 "mov $" __stringify(KVM_EXCEPTION_MAGIC) ", %%r9\n\t" \
 "lea 1f(%%rip), %%r10\n\t"    \
 "lea 2f(%%rip), %%r11\n\t"    \
 fep "1: " insn "\n\t"     \
 "xor %%r9, %%r9\n\t"     \
 "2:\n\t"      \
 "mov  %%r9b, %[vector]\n\t"    \
 "mov  %%r10, %[error_code]\n\t"

#define KVM_ASM_SAFE(insn) __KVM_ASM_SAFE(insn, "")
#define KVM_ASM_SAFE_FEP(insn) __KVM_ASM_SAFE(insn, KVM_FEP)

#define KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(v, ec) [vector] "=qm"(v), [error_code] "=rm"(ec)
#define KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS "r9", "r10", "r11"

#define kvm_asm_safe(insn, inputs...)     \
({         \
 uint64_t ign_error_code;     \
 uint8_t vector;       \
         \
 asm volatile(KVM_ASM_SAFE(insn)     \
       : KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(vector, ign_error_code) \
       : inputs      \
       : KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS);    \
 vector;        \
})

#define kvm_asm_safe_ec(insn, error_code, inputs...)   \
({         \
 uint8_t vector;       \
         \
 asm volatile(KVM_ASM_SAFE(insn)     \
       : KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(vector, error_code)  \
       : inputs      \
       : KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS);    \
 vector;        \
})

#define kvm_asm_safe_fep(insn, inputs...)    \
({         \
 uint64_t ign_error_code;     \
 uint8_t vector;       \
         \
 asm volatile(KVM_ASM_SAFE_FEP(insn)    \
       : KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(vector, ign_error_code) \
       : inputs      \
       : KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS);    \
 vector;        \
})

#define kvm_asm_safe_ec_fep(insn, error_code, inputs...)  \
({         \
 uint8_t vector;       \
         \
 asm volatile(KVM_ASM_SAFE_FEP(insn)    \
       : KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(vector, error_code)  \
       : inputs      \
       : KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS);    \
 vector;        \
})

#define BUILD_READ_U64_SAFE_HELPER(insn, _fep, _FEP)   \
static inline uint8_t insn##_safe ##_fep(uint32_t idx, uint64_t *val) \
{         \
 uint64_t error_code;      \
 uint8_t vector;       \
 uint32_t a, d;       \
         \
 asm volatile(KVM_ASM_SAFE##_FEP(#insn)    \
       : "=a"(a), "=d"(d),    \
         KVM_ASM_SAFE_OUTPUTS(vector, error_code)  \
       : "c"(idx)      \
       : KVM_ASM_SAFE_CLOBBERS);    \
         \
 *val = (uint64_t)a | ((uint64_t)d << 32);   \
 return vector;       \
}

/*
 * Generate {insn}_safe() and {insn}_safe_fep() helpers for instructions that
 * use ECX as in input index, and EDX:EAX as a 64-bit output.
 */
#define BUILD_READ_U64_SAFE_HELPERS(insn)    \
 BUILD_READ_U64_SAFE_HELPER(insn, , )    \
 BUILD_READ_U64_SAFE_HELPER(insn, _fep, _FEP)   \

BUILD_READ_U64_SAFE_HELPERS(rdmsr)
BUILD_READ_U64_SAFE_HELPERS(rdpmc)
BUILD_READ_U64_SAFE_HELPERS(xgetbv)

static inline uint8_t wrmsr_safe(uint32_t msr, uint64_t val)
{
 return kvm_asm_safe("wrmsr", "a"(val & -1u), "d"(val >> 32), "c"(msr));
}

static inline uint8_t xsetbv_safe(uint32_t index, uint64_t value)
{
 u32 eax = value;
 u32 edx = value >> 32;

 return kvm_asm_safe("xsetbv", "a" (eax), "d" (edx), "c" (index));
}

bool kvm_is_tdp_enabled(void);

static inline bool kvm_is_pmu_enabled(void)
{
 return get_kvm_param_bool("enable_pmu");
}

static inline bool kvm_is_forced_emulation_enabled(void)
{
 return !!get_kvm_param_integer("force_emulation_prefix");
}

static inline bool kvm_is_unrestricted_guest_enabled(void)
{
 return get_kvm_intel_param_bool("unrestricted_guest");
}

uint64_t *__vm_get_page_table_entry(struct kvm_vm *vm, uint64_t vaddr,
        int *level);
uint64_t *vm_get_page_table_entry(struct kvm_vm *vm, uint64_t vaddr);

uint64_t kvm_hypercall(uint64_t nr, uint64_t a0, uint64_t a1, uint64_t a2,
         uint64_t a3);
uint64_t __xen_hypercall(uint64_t nr, uint64_t a0, void *a1);
void xen_hypercall(uint64_t nr, uint64_t a0, void *a1);

static inline uint64_t __kvm_hypercall_map_gpa_range(uint64_t gpa,
           uint64_t size, uint64_t flags)
{
 return kvm_hypercall(KVM_HC_MAP_GPA_RANGE, gpa, size >> PAGE_SHIFT, flags, 0);
}

static inline void kvm_hypercall_map_gpa_range(uint64_t gpa, uint64_t size,
            uint64_t flags)
{
 uint64_t ret = __kvm_hypercall_map_gpa_range(gpa, size, flags);

 GUEST_ASSERT(!ret);
}

/*
 * Execute HLT in an STI interrupt shadow to ensure that a pending IRQ that's
 * intended to be a wake event arrives *after* HLT is executed.  Modern CPUs,
 * except for a few oddballs that KVM is unlikely to run on, block IRQs for one
 * instruction after STI, *if* RFLAGS.IF=0 before STI.  Note, Intel CPUs may
 * block other events beyond regular IRQs, e.g. may block NMIs and SMIs too.
 */
static inline void safe_halt(void)
{
 asm volatile("sti; hlt");
}

/*
 * Enable interrupts and ensure that interrupts are evaluated upon return from
 * this function, i.e. execute a nop to consume the STi interrupt shadow.
 */
static inline void sti_nop(void)
{
 asm volatile ("sti; nop");
}

/*
 * Enable interrupts for one instruction (nop), to allow the CPU to process all
 * interrupts that are already pending.
 */
static inline void sti_nop_cli(void)
{
 asm volatile ("sti; nop; cli");
}

static inline void sti(void)
{
 asm volatile("sti");
}

static inline void cli(void)
{
 asm volatile ("cli");
}

void __vm_xsave_require_permission(uint64_t xfeature, const char *name);

#define vm_xsave_require_permission(xfeature) \
 __vm_xsave_require_permission(xfeature, #xfeature)

enum pg_level {
 PG_LEVEL_NONE,
 PG_LEVEL_4K,
 PG_LEVEL_2M,
 PG_LEVEL_1G,
 PG_LEVEL_512G,
 PG_LEVEL_NUM
};

#define PG_LEVEL_SHIFT(_level) ((_level - 1) * 9 + 12)
#define PG_LEVEL_SIZE(_level) (1ull << PG_LEVEL_SHIFT(_level))

#define PG_SIZE_4K PG_LEVEL_SIZE(PG_LEVEL_4K)
#define PG_SIZE_2M PG_LEVEL_SIZE(PG_LEVEL_2M)
#define PG_SIZE_1G PG_LEVEL_SIZE(PG_LEVEL_1G)

void __virt_pg_map(struct kvm_vm *vm, uint64_t vaddr, uint64_t paddr, int level);
void virt_map_level(struct kvm_vm *vm, uint64_t vaddr, uint64_t paddr,
      uint64_t nr_bytes, int level);

/*
 * Basic CPU control in CR0
 */
#define X86_CR0_PE          (1UL<<0) /* Protection Enable */
#define X86_CR0_MP          (1UL<<1) /* Monitor Coprocessor */
#define X86_CR0_EM          (1UL<<2) /* Emulation */
#define X86_CR0_TS          (1UL<<3) /* Task Switched */
#define X86_CR0_ET          (1UL<<4) /* Extension Type */
#define X86_CR0_NE          (1UL<<5) /* Numeric Error */
#define X86_CR0_WP          (1UL<<16) /* Write Protect */
#define X86_CR0_AM          (1UL<<18) /* Alignment Mask */
#define X86_CR0_NW          (1UL<<29) /* Not Write-through */
#define X86_CR0_CD          (1UL<<30) /* Cache Disable */
#define X86_CR0_PG          (1UL<<31) /* Paging */

#define PFERR_PRESENT_BIT 0
#define PFERR_WRITE_BIT 1
#define PFERR_USER_BIT 2
#define PFERR_RSVD_BIT 3
#define PFERR_FETCH_BIT 4
#define PFERR_PK_BIT 5
#define PFERR_SGX_BIT 15
#define PFERR_GUEST_FINAL_BIT 32
#define PFERR_GUEST_PAGE_BIT 33
#define PFERR_IMPLICIT_ACCESS_BIT 48

#define PFERR_PRESENT_MASK BIT(PFERR_PRESENT_BIT)
#define PFERR_WRITE_MASK BIT(PFERR_WRITE_BIT)
#define PFERR_USER_MASK  BIT(PFERR_USER_BIT)
#define PFERR_RSVD_MASK  BIT(PFERR_RSVD_BIT)
#define PFERR_FETCH_MASK BIT(PFERR_FETCH_BIT)
#define PFERR_PK_MASK  BIT(PFERR_PK_BIT)
#define PFERR_SGX_MASK  BIT(PFERR_SGX_BIT)
#define PFERR_GUEST_FINAL_MASK BIT_ULL(PFERR_GUEST_FINAL_BIT)
#define PFERR_GUEST_PAGE_MASK BIT_ULL(PFERR_GUEST_PAGE_BIT)
#define PFERR_IMPLICIT_ACCESS BIT_ULL(PFERR_IMPLICIT_ACCESS_BIT)

bool sys_clocksource_is_based_on_tsc(void);

#endif /* SELFTEST_KVM_PROCESSOR_H */