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 /*
  18  * Called on entry to KVM_RUN unless this vcpu previously ran at least
  19  * once and the most recent prior KVM_RUN for this vcpu was called from
  20  * the same task as current (highly likely).
  21  *
  22  * This is guaranteed to execute before kvm_arch_vcpu_load_fp(vcpu),
  23  * such that on entering hyp the relevant parts of current are already
  24  * mapped.
  25  */
  26 int kvm_arch_vcpu_run_map_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
  27 {
  28         struct user_fpsimd_state *fpsimd = &current->thread.uw.fpsimd_state;
  29         int ret;
  30
  31         /* pKVM has its own tracking of the host fpsimd state. */
  32         if (is_protected_kvm_enabled())
  33                 return 0;
  34
  35         /* Make sure the host task fpsimd state is visible to hyp: */
  36         ret = kvm_share_hyp(fpsimd, fpsimd + 1);
  37         if (ret)
  38                 return ret;
  39
  40         return 0;
  41 }
  42
  43 /*
  44  * Prepare vcpu for saving the host's FPSIMD state and loading the guest's.
  45  * The actual loading is done by the FPSIMD access trap taken to hyp.
  46  *
  47  * Here, we just set the correct metadata to indicate that the FPSIMD
  48  * state in the cpu regs (if any) belongs to current on the host.
  49  */
  50 void kvm_arch_vcpu_load_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
  51 {
  52         BUG_ON(!current->mm);
  53
  54         if (!system_supports_fpsimd())
  55                 return;
  56
  57         fpsimd_kvm_prepare();
  58
  59         /*
  60          * We will check TIF_FOREIGN_FPSTATE just before entering the
  61          * guest in kvm_arch_vcpu_ctxflush_fp() and override this to
  62          * FP_STATE_FREE if the flag set.
  63          */
  64         *host_data_ptr(fp_owner) = FP_STATE_HOST_OWNED;
  65         *host_data_ptr(fpsimd_state) = kern_hyp_va(&current->thread.uw.fpsimd_state);
  66
  67         vcpu_clear_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED);
  68         if (read_sysreg(cpacr_el1) & CPACR_EL1_ZEN_EL0EN)
  69                 vcpu_set_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED);
  70
  71         if (system_supports_sme()) {
  72                 vcpu_clear_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED);
  73                 if (read_sysreg(cpacr_el1) & CPACR_EL1_SMEN_EL0EN)
  74                         vcpu_set_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED);
  75
  76                 /*
  77                  * If PSTATE.SM is enabled then save any pending FP
  78                  * state and disable PSTATE.SM. If we leave PSTATE.SM
  79                  * enabled and the guest does not enable SME via
  80                  * CPACR_EL1.SMEN then operations that should be valid
  81                  * may generate SME traps from EL1 to EL1 which we
  82                  * can't intercept and which would confuse the guest.
  83                  *
  84                  * Do the same for PSTATE.ZA in the case where there
  85                  * is state in the registers which has not already
  86                  * been saved, this is very unlikely to happen.
  87                  */
  88                 if (read_sysreg_s(SYS_SVCR) & (SVCR_SM_MASK | SVCR_ZA_MASK)) {
  89                         *host_data_ptr(fp_owner) = FP_STATE_FREE;
  90                         fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
  91                 }
  92         }
  93
  94         /*
  95          * If normal guests gain SME support, maintain this behavior for pKVM
  96          * guests, which don't support SME.
  97          */
  98         WARN_ON(is_protected_kvm_enabled() && system_supports_sme() &&
  99                 read_sysreg_s(SYS_SVCR));
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Called just before entering the guest once we are no longer preemptible
 104  * and interrupts are disabled. If we have managed to run anything using
 105  * FP while we were preemptible (such as off the back of an interrupt),
 106  * then neither the host nor the guest own the FP hardware (and it was the
 107  * responsibility of the code that used FP to save the existing state).
 108  */
 109 void kvm_arch_vcpu_ctxflush_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 110 {
 111         if (test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE))
 112                 *host_data_ptr(fp_owner) = FP_STATE_FREE;
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Called just after exiting the guest. If the guest FPSIMD state
 117  * was loaded, update the host's context tracking data mark the CPU
 118  * FPSIMD regs as dirty and belonging to vcpu so that they will be
 119  * written back if the kernel clobbers them due to kernel-mode NEON
 120  * before re-entry into the guest.
 121  */
 122 void kvm_arch_vcpu_ctxsync_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 123 {
 124         struct cpu_fp_state fp_state;
 125
 126         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 127
 128         if (guest_owns_fp_regs()) {
 129                 /*
 130                  * Currently we do not support SME guests so SVCR is
 131                  * always 0 and we just need a variable to point to.
 132                  */
 133                 fp_state.st = &vcpu->arch.ctxt.fp_regs;
 134                 fp_state.sve_state = vcpu->arch.sve_state;
 135                 fp_state.sve_vl = vcpu->arch.sve_max_vl;
 136                 fp_state.sme_state = NULL;
 137                 fp_state.svcr = &vcpu->arch.svcr;
 138                 fp_state.fpmr = &vcpu->arch.fpmr;
 139                 fp_state.fp_type = &vcpu->arch.fp_type;
 140
 141                 if (vcpu_has_sve(vcpu))
 142                         fp_state.to_save = FP_STATE_SVE;
 143                 else
 144                         fp_state.to_save = FP_STATE_FPSIMD;
 145
 146                 fpsimd_bind_state_to_cpu(&fp_state);
 147
 148                 clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
 149         }
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Write back the vcpu FPSIMD regs if they are dirty, and invalidate the
 154  * cpu FPSIMD regs so that they can't be spuriously reused if this vcpu
 155  * disappears and another task or vcpu appears that recycles the same
 156  * struct fpsimd_state.
 157  */
 158 void kvm_arch_vcpu_put_fp(struct kvm_vcpu *vcpu)
 159 {
 160         unsigned long flags;
 161
 162         local_irq_save(flags);
 163
 164         /*
 165          * If we have VHE then the Hyp code will reset CPACR_EL1 to
 166          * the default value and we need to reenable SME.
 167          */
 168         if (has_vhe() && system_supports_sme()) {
 169                 /* Also restore EL0 state seen on entry */
 170                 if (vcpu_get_flag(vcpu, HOST_SME_ENABLED))
 171                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, 0, CPACR_ELx_SMEN);
 172                 else
 173                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1,
 174                                          CPACR_EL1_SMEN_EL0EN,
 175                                          CPACR_EL1_SMEN_EL1EN);
 176                 isb();
 177         }
 178
 179         if (guest_owns_fp_regs()) {
 180                 if (vcpu_has_sve(vcpu)) {
 181                         u64 zcr = read_sysreg_el1(SYS_ZCR);
 182
 183                         /*
 184                          * If the vCPU is in the hyp context then ZCR_EL1 is
 185                          * loaded with its vEL2 counterpart.
 186                          */
 187                         __vcpu_sys_reg(vcpu, vcpu_sve_zcr_elx(vcpu)) = zcr;
 188
 189                         /*
 190                          * Restore the VL that was saved when bound to the CPU,
 191                          * which is the maximum VL for the guest. Because the
 192                          * layout of the data when saving the sve state depends
 193                          * on the VL, we need to use a consistent (i.e., the
 194                          * maximum) VL.
 195                          * Note that this means that at guest exit ZCR_EL1 is
 196                          * not necessarily the same as on guest entry.
 197                          *
 198                          * ZCR_EL2 holds the guest hypervisor's VL when running
 199                          * a nested guest, which could be smaller than the
 200                          * max for the vCPU. Similar to above, we first need to
 201                          * switch to a VL consistent with the layout of the
 202                          * vCPU's SVE state. KVM support for NV implies VHE, so
 203                          * using the ZCR_EL1 alias is safe.
 204                          */
 205                         if (!has_vhe() || (vcpu_has_nv(vcpu) && !is_hyp_ctxt(vcpu)))
 206                                 sve_cond_update_zcr_vq(vcpu_sve_max_vq(vcpu) - 1,
 207                                                        SYS_ZCR_EL1);
 208                 }
 209
 210                 /*
 211                  * Flush (save and invalidate) the fpsimd/sve state so that if
 212                  * the host tries to use fpsimd/sve, it's not using stale data
 213                  * from the guest.
 214                  *
 215                  * Flushing the state sets the TIF_FOREIGN_FPSTATE bit for the
 216                  * context unconditionally, in both nVHE and VHE. This allows
 217                  * the kernel to restore the fpsimd/sve state, including ZCR_EL1
 218                  * when needed.
 219                  */
 220                 fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
 221         } else if (has_vhe() && system_supports_sve()) {
 222                 /*
 223                  * The FPSIMD/SVE state in the CPU has not been touched, and we
 224                  * have SVE (and VHE): CPACR_EL1 (alias CPTR_EL2) has been
 225                  * reset by kvm_reset_cptr_el2() in the Hyp code, disabling SVE
 226                  * for EL0.  To avoid spurious traps, restore the trap state
 227                  * seen by kvm_arch_vcpu_load_fp():
 228                  */
 229                 if (vcpu_get_flag(vcpu, HOST_SVE_ENABLED))
 230                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, 0, CPACR_EL1_ZEN_EL0EN);
 231                 else
 232                         sysreg_clear_set(CPACR_EL1, CPACR_EL1_ZEN_EL0EN, 0);
 233         }
 234
 235         local_irq_restore(flags);
 236 }