arch/arm64/kvm/fpsimd.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * arch/arm64/kvm/fpsimd.c: Guest/host FPSIMD context coordination helpers
   4  *
   5  * Copyright 2018 Arm Limited
   6  * Author: Dave Martin <Dave.Martin@arm.com>
   7  */
   8 #include <linux/irqflags.h>
   9 #include <linux/sched.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <asm/fpsimd.h>
  12 #include <asm/kvm_asm.h>
  13 #include <asm/kvm_hyp.h>
  14 #include <asm/kvm_mmu.h>
  15 #include <asm/sysreg.h>
  16
  17 void kvm_vcpu_unshare_task_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
  18 {
  19         struct task_struct *p = vcpu->arch.parent_task;
  20         struct user_fpsimd_state *fpsimd;
  21
  22         if (!is_protected_kvm_enabled() || !p)
  23                 return;
  24
  25         fpsimd = &p->thread.uw.fpsimd_state;
  26         kvm_unshare_hyp(fpsimd, fpsimd + 1);
  27         put_task_struct(p);
  28 }
  29
  30 /*
  31  * Called on entry to KVM_RUN unless this vcpu previously ran at least
  32  * once and the most recent prior KVM_RUN for this vcpu was called from
  33  * the same task as current (highly likely).
  34  *
  35  * This is guaranteed to execute before kvm_arch_vcpu_load_fp(vcpu),
  36  * such that on entering hyp the relevant parts of current are already
  37  * mapped.
  38  */
  39 int kvm_arch_vcpu_run_map_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
  40 {
  41         int ret;
  42
  43         struct user_fpsimd_state *fpsimd = &current->thread.uw.fpsimd_state;
  44
  45         kvm_vcpu_unshare_task_fp(vcpu);
  46
  47         /* Make sure the host task fpsimd state is visible to hyp: */
  48         ret = kvm_share_hyp(fpsimd, fpsimd + 1);
  49         if (ret)
  50                 return ret;
  51
  52         vcpu->arch.host_fpsimd_state = kern_hyp_va(fpsimd);
  53
  54         /*
  55          * We need to keep current's task_struct pinned until its data has been
  56          * unshared with the hypervisor to make sure it is not re-used by the
  57          * kernel and donated to someone else while already shared -- see
  58          * kvm_vcpu_unshare_task_fp() for the matching put_task_struct().
  59          */
  60         if (is_protected_kvm_enabled()) {
  61                 get_task_struct(current);
  62                 vcpu->arch.parent_task = current;
  63         }
  64
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Prepare vcpu for saving the host's FPSIMD state and loading the guest's.
  70  * The actual loading is done by the FPSIMD access trap taken to hyp.
  71  *
  72  * Here, we just set the correct metadata to indicate that the FPSIMD
  73  * state in the cpu regs (if any) belongs to current on the host.
  74  */
  75 void kvm_arch_vcpu_load_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
  76 {
  77         BUG_ON(!current->mm);
  78
  79         if (!system_supports_fpsimd())
  80                 return;
  81
  82         fpsimd_kvm_prepare();
  83
  84         vcpu->arch.fp_state = FP_STATE_HOST_OWNED;
  85
  86         vcpu_clear_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED);
  87         if (read_sysreg(cpacr_el1) & CPACR_EL1_ZEN_EL0EN)
  88                 vcpu_set_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED);
  89
  90         /*
  91          * We don't currently support SME guests but if we leave
  92          * things in streaming mode then when the guest starts running
  93          * FPSIMD or SVE code it may generate SME traps so as a
  94          * special case if we are in streaming mode we force the host
  95          * state to be saved now and exit streaming mode so that we
  96          * don't have to handle any SME traps for valid guest
  97          * operations. Do this for ZA as well for now for simplicity.
  98          */
  99         if (system_supports_sme()) {
 100                 vcpu_clear_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED);
 101                 if (read_sysreg(cpacr_el1) & CPACR_EL1_SMEN_EL0EN)
 102                         vcpu_set_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED);
 103
 104                 if (read_sysreg_s(SYS_SVCR) & (SVCR_SM_MASK | SVCR_ZA_MASK)) {
 105                         vcpu->arch.fp_state = FP_STATE_FREE;
 106                         fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
 107                 }
 108         }
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Called just before entering the guest once we are no longer preemptable
 113  * and interrupts are disabled. If we have managed to run anything using
 114  * FP while we were preemptible (such as off the back of an interrupt),
 115  * then neither the host nor the guest own the FP hardware (and it was the
 116  * responsibility of the code that used FP to save the existing state).
 117  */
 118 void kvm_arch_vcpu_ctxflush_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 119 {
 120         if (test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE))
 121                 vcpu->arch.fp_state = FP_STATE_FREE;
 122 }
 123
 124 /*
 125  * Called just after exiting the guest. If the guest FPSIMD state
 126  * was loaded, update the host's context tracking data mark the CPU
 127  * FPSIMD regs as dirty and belonging to vcpu so that they will be
 128  * written back if the kernel clobbers them due to kernel-mode NEON
 129  * before re-entry into the guest.
 130  */
 131 void kvm_arch_vcpu_ctxsync_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 132 {
 133         struct cpu_fp_state fp_state;
 134
 135         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 136
 137         if (vcpu->arch.fp_state == FP_STATE_GUEST_OWNED) {
 138
 139                 /*
 140                  * Currently we do not support SME guests so SVCR is
 141                  * always 0 and we just need a variable to point to.
 142                  */
 143                 fp_state.st = &vcpu->arch.ctxt.fp_regs;
 144                 fp_state.sve_state = vcpu->arch.sve_state;
 145                 fp_state.sve_vl = vcpu->arch.sve_max_vl;
 146                 fp_state.za_state = NULL;
 147                 fp_state.svcr = &vcpu->arch.svcr;
 148                 fp_state.fp_type = &vcpu->arch.fp_type;
 149
 150                 if (vcpu_has_sve(vcpu))
 151                         fp_state.to_save = FP_STATE_SVE;
 152                 else
 153                         fp_state.to_save = FP_STATE_FPSIMD;
 154
 155                 fpsimd_bind_state_to_cpu(&fp_state);
 156
 157                 clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
 158         }
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Write back the vcpu FPSIMD regs if they are dirty, and invalidate the
 163  * cpu FPSIMD regs so that they can't be spuriously reused if this vcpu
 164  * disappears and another task or vcpu appears that recycles the same
 165  * struct fpsimd_state.
 166  */
 167 void kvm_arch_vcpu_put_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 168 {
 169         unsigned long flags;
 170
 171         local_irq_save(flags);
 172
 173         /*
 174          * If we have VHE then the Hyp code will reset CPACR_EL1 to
 175          * CPACR_EL1_DEFAULT and we need to reenable SME.
 176          */
 177         if (has_vhe() && system_supports_sme()) {
 178                 /* Also restore EL0 state seen on entry */
 179                 if (vcpu_get_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED))
 180                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, 0,
 181                                          CPACR_EL1_SMEN_EL0EN |
 182                                          CPACR_EL1_SMEN_EL1EN);
 183                 else
 184                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1,
 185                                          CPACR_EL1_SMEN_EL0EN,
 186                                          CPACR_EL1_SMEN_EL1EN);
 187         }
 188
 189         if (vcpu->arch.fp_state == FP_STATE_GUEST_OWNED) {
 190                 if (vcpu_has_sve(vcpu)) {
 191                         __vcpu_sys_reg(vcpu, ZCR_EL1) = read_sysreg_el1(SYS_ZCR);
 192
 193                         /* Restore the VL that was saved when bound to the CPU */
 194                         if (!has_vhe())
 195                                 sve_cond_update_zcr_vq(vcpu_sve_max_vq(vcpu) - 1,
 196                                                        SYS_ZCR_EL1);
 197                 }
 198
 199                 fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
 200         } else if (has_vhe() && system_supports_sve()) {
 201                 /*
 202                  * The FPSIMD/SVE state in the CPU has not been touched, and we
 203                  * have SVE (and VHE): CPACR_EL1 (alias CPTR_EL2) has been
 204                  * reset to CPACR_EL1_DEFAULT by the Hyp code, disabling SVE
 205                  * for EL0.  To avoid spurious traps, restore the trap state
 206                  * seen by kvm_arch_vcpu_load_fp():
 207                  */
 208                 if (vcpu_get_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED))
 209                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, 0, CPACR_EL1_ZEN_EL0EN);
 210                 else
 211                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, CPACR_EL1_ZEN_EL0EN, 0);
 212         }
 213
 214         local_irq_restore(flags);
 215 }