Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / kernel / fpsimd.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * FP/SIMD context switching and fault handling
4  *
5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
6  * Author: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
7  */
8
9 #include <linux/bitmap.h>
10 #include <linux/bitops.h>
11 #include <linux/bottom_half.h>
12 #include <linux/bug.h>
13 #include <linux/cache.h>
14 #include <linux/compat.h>
15 #include <linux/compiler.h>
16 #include <linux/cpu.h>
17 #include <linux/cpu_pm.h>
18 #include <linux/ctype.h>
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/linkage.h>
21 #include <linux/irqflags.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/percpu.h>
24 #include <linux/prctl.h>
25 #include <linux/preempt.h>
26 #include <linux/ptrace.h>
27 #include <linux/sched/signal.h>
28 #include <linux/sched/task_stack.h>
29 #include <linux/signal.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/stddef.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/swab.h>
34
35 #include <asm/esr.h>
36 #include <asm/exception.h>
37 #include <asm/fpsimd.h>
38 #include <asm/cpufeature.h>
39 #include <asm/cputype.h>
40 #include <asm/neon.h>
41 #include <asm/processor.h>
42 #include <asm/simd.h>
43 #include <asm/sigcontext.h>
44 #include <asm/sysreg.h>
45 #include <asm/traps.h>
46 #include <asm/virt.h>
47
48 #define FPEXC_IOF       (1 << 0)
49 #define FPEXC_DZF       (1 << 1)
50 #define FPEXC_OFF       (1 << 2)
51 #define FPEXC_UFF       (1 << 3)
52 #define FPEXC_IXF       (1 << 4)
53 #define FPEXC_IDF       (1 << 7)
54
55 /*
56  * (Note: in this discussion, statements about FPSIMD apply equally to SVE.)
57  *
58  * In order to reduce the number of times the FPSIMD state is needlessly saved
59  * and restored, we need to keep track of two things:
60  * (a) for each task, we need to remember which CPU was the last one to have
61  *     the task's FPSIMD state loaded into its FPSIMD registers;
62  * (b) for each CPU, we need to remember which task's userland FPSIMD state has
63  *     been loaded into its FPSIMD registers most recently, or whether it has
64  *     been used to perform kernel mode NEON in the meantime.
65  *
66  * For (a), we add a fpsimd_cpu field to thread_struct, which gets updated to
67  * the id of the current CPU every time the state is loaded onto a CPU. For (b),
68  * we add the per-cpu variable 'fpsimd_last_state' (below), which contains the
69  * address of the userland FPSIMD state of the task that was loaded onto the CPU
70  * the most recently, or NULL if kernel mode NEON has been performed after that.
71  *
72  * With this in place, we no longer have to restore the next FPSIMD state right
73  * when switching between tasks. Instead, we can defer this check to userland
74  * resume, at which time we verify whether the CPU's fpsimd_last_state and the
75  * task's fpsimd_cpu are still mutually in sync. If this is the case, we
76  * can omit the FPSIMD restore.
77  *
78  * As an optimization, we use the thread_info flag TIF_FOREIGN_FPSTATE to
79  * indicate whether or not the userland FPSIMD state of the current task is
80  * present in the registers. The flag is set unless the FPSIMD registers of this
81  * CPU currently contain the most recent userland FPSIMD state of the current
82  * task. If the task is behaving as a VMM, then this is will be managed by
83  * KVM which will clear it to indicate that the vcpu FPSIMD state is currently
84  * loaded on the CPU, allowing the state to be saved if a FPSIMD-aware
85  * softirq kicks in. Upon vcpu_put(), KVM will save the vcpu FP state and
86  * flag the register state as invalid.
87  *
88  * In order to allow softirq handlers to use FPSIMD, kernel_neon_begin() may be
89  * called from softirq context, which will save the task's FPSIMD context back
90  * to task_struct. To prevent this from racing with the manipulation of the
91  * task's FPSIMD state from task context and thereby corrupting the state, it
92  * is necessary to protect any manipulation of a task's fpsimd_state or
93  * TIF_FOREIGN_FPSTATE flag with get_cpu_fpsimd_context(), which will suspend
94  * softirq servicing entirely until put_cpu_fpsimd_context() is called.
95  *
96  * For a certain task, the sequence may look something like this:
97  * - the task gets scheduled in; if both the task's fpsimd_cpu field
98  *   contains the id of the current CPU, and the CPU's fpsimd_last_state per-cpu
99  *   variable points to the task's fpsimd_state, the TIF_FOREIGN_FPSTATE flag is
100  *   cleared, otherwise it is set;
101  *
102  * - the task returns to userland; if TIF_FOREIGN_FPSTATE is set, the task's
103  *   userland FPSIMD state is copied from memory to the registers, the task's
104  *   fpsimd_cpu field is set to the id of the current CPU, the current
105  *   CPU's fpsimd_last_state pointer is set to this task's fpsimd_state and the
106  *   TIF_FOREIGN_FPSTATE flag is cleared;
107  *
108  * - the task executes an ordinary syscall; upon return to userland, the
109  *   TIF_FOREIGN_FPSTATE flag will still be cleared, so no FPSIMD state is
110  *   restored;
111  *
112  * - the task executes a syscall which executes some NEON instructions; this is
113  *   preceded by a call to kernel_neon_begin(), which copies the task's FPSIMD
114  *   register contents to memory, clears the fpsimd_last_state per-cpu variable
115  *   and sets the TIF_FOREIGN_FPSTATE flag;
116  *
117  * - the task gets preempted after kernel_neon_end() is called; as we have not
118  *   returned from the 2nd syscall yet, TIF_FOREIGN_FPSTATE is still set so
119  *   whatever is in the FPSIMD registers is not saved to memory, but discarded.
120  */
121
122 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_fp_state, fpsimd_last_state);
123
124 __ro_after_init struct vl_info vl_info[ARM64_VEC_MAX] = {
125 #ifdef CONFIG_ARM64_SVE
126         [ARM64_VEC_SVE] = {
127                 .type                   = ARM64_VEC_SVE,
128                 .name                   = "SVE",
129                 .min_vl                 = SVE_VL_MIN,
130                 .max_vl                 = SVE_VL_MIN,
131                 .max_virtualisable_vl   = SVE_VL_MIN,
132         },
133 #endif
134 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
135         [ARM64_VEC_SME] = {
136                 .type                   = ARM64_VEC_SME,
137                 .name                   = "SME",
138         },
139 #endif
140 };
141
142 static unsigned int vec_vl_inherit_flag(enum vec_type type)
143 {
144         switch (type) {
145         case ARM64_VEC_SVE:
146                 return TIF_SVE_VL_INHERIT;
147         case ARM64_VEC_SME:
148                 return TIF_SME_VL_INHERIT;
149         default:
150                 WARN_ON_ONCE(1);
151                 return 0;
152         }
153 }
154
155 struct vl_config {
156         int __default_vl;               /* Default VL for tasks */
157 };
158
159 static struct vl_config vl_config[ARM64_VEC_MAX];
160
161 static inline int get_default_vl(enum vec_type type)
162 {
163         return READ_ONCE(vl_config[type].__default_vl);
164 }
165
166 #ifdef CONFIG_ARM64_SVE
167
168 static inline int get_sve_default_vl(void)
169 {
170         return get_default_vl(ARM64_VEC_SVE);
171 }
172
173 static inline void set_default_vl(enum vec_type type, int val)
174 {
175         WRITE_ONCE(vl_config[type].__default_vl, val);
176 }
177
178 static inline void set_sve_default_vl(int val)
179 {
180         set_default_vl(ARM64_VEC_SVE, val);
181 }
182
183 static void __percpu *efi_sve_state;
184
185 #else /* ! CONFIG_ARM64_SVE */
186
187 /* Dummy declaration for code that will be optimised out: */
188 extern void __percpu *efi_sve_state;
189
190 #endif /* ! CONFIG_ARM64_SVE */
191
192 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
193
194 static int get_sme_default_vl(void)
195 {
196         return get_default_vl(ARM64_VEC_SME);
197 }
198
199 static void set_sme_default_vl(int val)
200 {
201         set_default_vl(ARM64_VEC_SME, val);
202 }
203
204 static void sme_free(struct task_struct *);
205
206 #else
207
208 static inline void sme_free(struct task_struct *t) { }
209
210 #endif
211
212 static void fpsimd_bind_task_to_cpu(void);
213
214 /*
215  * Claim ownership of the CPU FPSIMD context for use by the calling context.
216  *
217  * The caller may freely manipulate the FPSIMD context metadata until
218  * put_cpu_fpsimd_context() is called.
219  *
220  * On RT kernels local_bh_disable() is not sufficient because it only
221  * serializes soft interrupt related sections via a local lock, but stays
222  * preemptible. Disabling preemption is the right choice here as bottom
223  * half processing is always in thread context on RT kernels so it
224  * implicitly prevents bottom half processing as well.
225  */
226 static void get_cpu_fpsimd_context(void)
227 {
228         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
229                 local_bh_disable();
230         else
231                 preempt_disable();
232 }
233
234 /*
235  * Release the CPU FPSIMD context.
236  *
237  * Must be called from a context in which get_cpu_fpsimd_context() was
238  * previously called, with no call to put_cpu_fpsimd_context() in the
239  * meantime.
240  */
241 static void put_cpu_fpsimd_context(void)
242 {
243         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
244                 local_bh_enable();
245         else
246                 preempt_enable();
247 }
248
249 unsigned int task_get_vl(const struct task_struct *task, enum vec_type type)
250 {
251         return task->thread.vl[type];
252 }
253
254 void task_set_vl(struct task_struct *task, enum vec_type type,
255                  unsigned long vl)
256 {
257         task->thread.vl[type] = vl;
258 }
259
260 unsigned int task_get_vl_onexec(const struct task_struct *task,
261                                 enum vec_type type)
262 {
263         return task->thread.vl_onexec[type];
264 }
265
266 void task_set_vl_onexec(struct task_struct *task, enum vec_type type,
267                         unsigned long vl)
268 {
269         task->thread.vl_onexec[type] = vl;
270 }
271
272 /*
273  * TIF_SME controls whether a task can use SME without trapping while
274  * in userspace, when TIF_SME is set then we must have storage
275  * allocated in sve_state and sme_state to store the contents of both ZA
276  * and the SVE registers for both streaming and non-streaming modes.
277  *
278  * If both SVCR.ZA and SVCR.SM are disabled then at any point we
279  * may disable TIF_SME and reenable traps.
280  */
281
282
283 /*
284  * TIF_SVE controls whether a task can use SVE without trapping while
285  * in userspace, and also (together with TIF_SME) the way a task's
286  * FPSIMD/SVE state is stored in thread_struct.
287  *
288  * The kernel uses this flag to track whether a user task is actively
289  * using SVE, and therefore whether full SVE register state needs to
290  * be tracked.  If not, the cheaper FPSIMD context handling code can
291  * be used instead of the more costly SVE equivalents.
292  *
293  *  * TIF_SVE or SVCR.SM set:
294  *
295  *    The task can execute SVE instructions while in userspace without
296  *    trapping to the kernel.
297  *
298  *    During any syscall, the kernel may optionally clear TIF_SVE and
299  *    discard the vector state except for the FPSIMD subset.
300  *
301  *  * TIF_SVE clear:
302  *
303  *    An attempt by the user task to execute an SVE instruction causes
304  *    do_sve_acc() to be called, which does some preparation and then
305  *    sets TIF_SVE.
306  *
307  * During any syscall, the kernel may optionally clear TIF_SVE and
308  * discard the vector state except for the FPSIMD subset.
309  *
310  * The data will be stored in one of two formats:
311  *
312  *  * FPSIMD only - FP_STATE_FPSIMD:
313  *
314  *    When the FPSIMD only state stored task->thread.fp_type is set to
315  *    FP_STATE_FPSIMD, the FPSIMD registers V0-V31 are encoded in
316  *    task->thread.uw.fpsimd_state; bits [max : 128] for each of Z0-Z31 are
317  *    logically zero but not stored anywhere; P0-P15 and FFR are not
318  *    stored and have unspecified values from userspace's point of
319  *    view.  For hygiene purposes, the kernel zeroes them on next use,
320  *    but userspace is discouraged from relying on this.
321  *
322  *    task->thread.sve_state does not need to be non-NULL, valid or any
323  *    particular size: it must not be dereferenced and any data stored
324  *    there should be considered stale and not referenced.
325  *
326  *  * SVE state - FP_STATE_SVE:
327  *
328  *    When the full SVE state is stored task->thread.fp_type is set to
329  *    FP_STATE_SVE and Z0-Z31 (incorporating Vn in bits[127:0] or the
330  *    corresponding Zn), P0-P15 and FFR are encoded in in
331  *    task->thread.sve_state, formatted appropriately for vector
332  *    length task->thread.sve_vl or, if SVCR.SM is set,
333  *    task->thread.sme_vl. The storage for the vector registers in
334  *    task->thread.uw.fpsimd_state should be ignored.
335  *
336  *    task->thread.sve_state must point to a valid buffer at least
337  *    sve_state_size(task) bytes in size. The data stored in
338  *    task->thread.uw.fpsimd_state.vregs should be considered stale
339  *    and not referenced.
340  *
341  *  * FPSR and FPCR are always stored in task->thread.uw.fpsimd_state
342  *    irrespective of whether TIF_SVE is clear or set, since these are
343  *    not vector length dependent.
344  */
345
346 /*
347  * Update current's FPSIMD/SVE registers from thread_struct.
348  *
349  * This function should be called only when the FPSIMD/SVE state in
350  * thread_struct is known to be up to date, when preparing to enter
351  * userspace.
352  */
353 static void task_fpsimd_load(void)
354 {
355         bool restore_sve_regs = false;
356         bool restore_ffr;
357
358         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
359         WARN_ON(preemptible());
360         WARN_ON(test_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE));
361
362         if (system_supports_fpmr())
363                 write_sysreg_s(current->thread.uw.fpmr, SYS_FPMR);
364
365         if (system_supports_sve() || system_supports_sme()) {
366                 switch (current->thread.fp_type) {
367                 case FP_STATE_FPSIMD:
368                         /* Stop tracking SVE for this task until next use. */
369                         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_SVE))
370                                 sve_user_disable();
371                         break;
372                 case FP_STATE_SVE:
373                         if (!thread_sm_enabled(&current->thread) &&
374                             !WARN_ON_ONCE(!test_and_set_thread_flag(TIF_SVE)))
375                                 sve_user_enable();
376
377                         if (test_thread_flag(TIF_SVE))
378                                 sve_set_vq(sve_vq_from_vl(task_get_sve_vl(current)) - 1);
379
380                         restore_sve_regs = true;
381                         restore_ffr = true;
382                         break;
383                 default:
384                         /*
385                          * This indicates either a bug in
386                          * fpsimd_save_user_state() or memory corruption, we
387                          * should always record an explicit format
388                          * when we save. We always at least have the
389                          * memory allocated for FPSMID registers so
390                          * try that and hope for the best.
391                          */
392                         WARN_ON_ONCE(1);
393                         clear_thread_flag(TIF_SVE);
394                         break;
395                 }
396         }
397
398         /* Restore SME, override SVE register configuration if needed */
399         if (system_supports_sme()) {
400                 unsigned long sme_vl = task_get_sme_vl(current);
401
402                 /* Ensure VL is set up for restoring data */
403                 if (test_thread_flag(TIF_SME))
404                         sme_set_vq(sve_vq_from_vl(sme_vl) - 1);
405
406                 write_sysreg_s(current->thread.svcr, SYS_SVCR);
407
408                 if (thread_za_enabled(&current->thread))
409                         sme_load_state(current->thread.sme_state,
410                                        system_supports_sme2());
411
412                 if (thread_sm_enabled(&current->thread))
413                         restore_ffr = system_supports_fa64();
414         }
415
416         if (restore_sve_regs) {
417                 WARN_ON_ONCE(current->thread.fp_type != FP_STATE_SVE);
418                 sve_load_state(sve_pffr(&current->thread),
419                                &current->thread.uw.fpsimd_state.fpsr,
420                                restore_ffr);
421         } else {
422                 WARN_ON_ONCE(current->thread.fp_type != FP_STATE_FPSIMD);
423                 fpsimd_load_state(&current->thread.uw.fpsimd_state);
424         }
425 }
426
427 /*
428  * Ensure FPSIMD/SVE storage in memory for the loaded context is up to
429  * date with respect to the CPU registers. Note carefully that the
430  * current context is the context last bound to the CPU stored in
431  * last, if KVM is involved this may be the guest VM context rather
432  * than the host thread for the VM pointed to by current. This means
433  * that we must always reference the state storage via last rather
434  * than via current, if we are saving KVM state then it will have
435  * ensured that the type of registers to save is set in last->to_save.
436  */
437 static void fpsimd_save_user_state(void)
438 {
439         struct cpu_fp_state const *last =
440                 this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
441         /* set by fpsimd_bind_task_to_cpu() or fpsimd_bind_state_to_cpu() */
442         bool save_sve_regs = false;
443         bool save_ffr;
444         unsigned int vl;
445
446         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
447         WARN_ON(preemptible());
448
449         if (test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE))
450                 return;
451
452         if (system_supports_fpmr())
453                 *(last->fpmr) = read_sysreg_s(SYS_FPMR);
454
455         /*
456          * If a task is in a syscall the ABI allows us to only
457          * preserve the state shared with FPSIMD so don't bother
458          * saving the full SVE state in that case.
459          */
460         if ((last->to_save == FP_STATE_CURRENT && test_thread_flag(TIF_SVE) &&
461              !in_syscall(current_pt_regs())) ||
462             last->to_save == FP_STATE_SVE) {
463                 save_sve_regs = true;
464                 save_ffr = true;
465                 vl = last->sve_vl;
466         }
467
468         if (system_supports_sme()) {
469                 u64 *svcr = last->svcr;
470
471                 *svcr = read_sysreg_s(SYS_SVCR);
472
473                 if (*svcr & SVCR_ZA_MASK)
474                         sme_save_state(last->sme_state,
475                                        system_supports_sme2());
476
477                 /* If we are in streaming mode override regular SVE. */
478                 if (*svcr & SVCR_SM_MASK) {
479                         save_sve_regs = true;
480                         save_ffr = system_supports_fa64();
481                         vl = last->sme_vl;
482                 }
483         }
484
485         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_SVE) && save_sve_regs) {
486                 /* Get the configured VL from RDVL, will account for SM */
487                 if (WARN_ON(sve_get_vl() != vl)) {
488                         /*
489                          * Can't save the user regs, so current would
490                          * re-enter user with corrupt state.
491                          * There's no way to recover, so kill it:
492                          */
493                         force_signal_inject(SIGKILL, SI_KERNEL, 0, 0);
494                         return;
495                 }
496
497                 sve_save_state((char *)last->sve_state +
498                                         sve_ffr_offset(vl),
499                                &last->st->fpsr, save_ffr);
500                 *last->fp_type = FP_STATE_SVE;
501         } else {
502                 fpsimd_save_state(last->st);
503                 *last->fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
504         }
505 }
506
507 /*
508  * All vector length selection from userspace comes through here.
509  * We're on a slow path, so some sanity-checks are included.
510  * If things go wrong there's a bug somewhere, but try to fall back to a
511  * safe choice.
512  */
513 static unsigned int find_supported_vector_length(enum vec_type type,
514                                                  unsigned int vl)
515 {
516         struct vl_info *info = &vl_info[type];
517         int bit;
518         int max_vl = info->max_vl;
519
520         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(vl)))
521                 vl = info->min_vl;
522
523         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(max_vl)))
524                 max_vl = info->min_vl;
525
526         if (vl > max_vl)
527                 vl = max_vl;
528         if (vl < info->min_vl)
529                 vl = info->min_vl;
530
531         bit = find_next_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX,
532                             __vq_to_bit(sve_vq_from_vl(vl)));
533         return sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(bit));
534 }
535
536 #if defined(CONFIG_ARM64_SVE) && defined(CONFIG_SYSCTL)
537
538 static int vec_proc_do_default_vl(struct ctl_table *table, int write,
539                                   void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
540 {
541         struct vl_info *info = table->extra1;
542         enum vec_type type = info->type;
543         int ret;
544         int vl = get_default_vl(type);
545         struct ctl_table tmp_table = {
546                 .data = &vl,
547                 .maxlen = sizeof(vl),
548         };
549
550         ret = proc_dointvec(&tmp_table, write, buffer, lenp, ppos);
551         if (ret || !write)
552                 return ret;
553
554         /* Writing -1 has the special meaning "set to max": */
555         if (vl == -1)
556                 vl = info->max_vl;
557
558         if (!sve_vl_valid(vl))
559                 return -EINVAL;
560
561         set_default_vl(type, find_supported_vector_length(type, vl));
562         return 0;
563 }
564
565 static struct ctl_table sve_default_vl_table[] = {
566         {
567                 .procname       = "sve_default_vector_length",
568                 .mode           = 0644,
569                 .proc_handler   = vec_proc_do_default_vl,
570                 .extra1         = &vl_info[ARM64_VEC_SVE],
571         },
572 };
573
574 static int __init sve_sysctl_init(void)
575 {
576         if (system_supports_sve())
577                 if (!register_sysctl("abi", sve_default_vl_table))
578                         return -EINVAL;
579
580         return 0;
581 }
582
583 #else /* ! (CONFIG_ARM64_SVE && CONFIG_SYSCTL) */
584 static int __init sve_sysctl_init(void) { return 0; }
585 #endif /* ! (CONFIG_ARM64_SVE && CONFIG_SYSCTL) */
586
587 #if defined(CONFIG_ARM64_SME) && defined(CONFIG_SYSCTL)
588 static struct ctl_table sme_default_vl_table[] = {
589         {
590                 .procname       = "sme_default_vector_length",
591                 .mode           = 0644,
592                 .proc_handler   = vec_proc_do_default_vl,
593                 .extra1         = &vl_info[ARM64_VEC_SME],
594         },
595 };
596
597 static int __init sme_sysctl_init(void)
598 {
599         if (system_supports_sme())
600                 if (!register_sysctl("abi", sme_default_vl_table))
601                         return -EINVAL;
602
603         return 0;
604 }
605
606 #else /* ! (CONFIG_ARM64_SME && CONFIG_SYSCTL) */
607 static int __init sme_sysctl_init(void) { return 0; }
608 #endif /* ! (CONFIG_ARM64_SME && CONFIG_SYSCTL) */
609
610 #define ZREG(sve_state, vq, n) ((char *)(sve_state) +           \
611         (SVE_SIG_ZREG_OFFSET(vq, n) - SVE_SIG_REGS_OFFSET))
612
613 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
614 static __uint128_t arm64_cpu_to_le128(__uint128_t x)
615 {
616         u64 a = swab64(x);
617         u64 b = swab64(x >> 64);
618
619         return ((__uint128_t)a << 64) | b;
620 }
621 #else
622 static __uint128_t arm64_cpu_to_le128(__uint128_t x)
623 {
624         return x;
625 }
626 #endif
627
628 #define arm64_le128_to_cpu(x) arm64_cpu_to_le128(x)
629
630 static void __fpsimd_to_sve(void *sst, struct user_fpsimd_state const *fst,
631                             unsigned int vq)
632 {
633         unsigned int i;
634         __uint128_t *p;
635
636         for (i = 0; i < SVE_NUM_ZREGS; ++i) {
637                 p = (__uint128_t *)ZREG(sst, vq, i);
638                 *p = arm64_cpu_to_le128(fst->vregs[i]);
639         }
640 }
641
642 /*
643  * Transfer the FPSIMD state in task->thread.uw.fpsimd_state to
644  * task->thread.sve_state.
645  *
646  * Task can be a non-runnable task, or current.  In the latter case,
647  * the caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
648  * this function.
649  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
650  * bytes of allocated kernel memory.
651  * task->thread.uw.fpsimd_state must be up to date before calling this
652  * function.
653  */
654 static void fpsimd_to_sve(struct task_struct *task)
655 {
656         unsigned int vq;
657         void *sst = task->thread.sve_state;
658         struct user_fpsimd_state const *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
659
660         if (!system_supports_sve() && !system_supports_sme())
661                 return;
662
663         vq = sve_vq_from_vl(thread_get_cur_vl(&task->thread));
664         __fpsimd_to_sve(sst, fst, vq);
665 }
666
667 /*
668  * Transfer the SVE state in task->thread.sve_state to
669  * task->thread.uw.fpsimd_state.
670  *
671  * Task can be a non-runnable task, or current.  In the latter case,
672  * the caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
673  * this function.
674  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
675  * bytes of allocated kernel memory.
676  * task->thread.sve_state must be up to date before calling this function.
677  */
678 static void sve_to_fpsimd(struct task_struct *task)
679 {
680         unsigned int vq, vl;
681         void const *sst = task->thread.sve_state;
682         struct user_fpsimd_state *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
683         unsigned int i;
684         __uint128_t const *p;
685
686         if (!system_supports_sve() && !system_supports_sme())
687                 return;
688
689         vl = thread_get_cur_vl(&task->thread);
690         vq = sve_vq_from_vl(vl);
691         for (i = 0; i < SVE_NUM_ZREGS; ++i) {
692                 p = (__uint128_t const *)ZREG(sst, vq, i);
693                 fst->vregs[i] = arm64_le128_to_cpu(*p);
694         }
695 }
696
697 void cpu_enable_fpmr(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
698 {
699         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SCTLR_EL1) | SCTLR_EL1_EnFPM_MASK,
700                        SYS_SCTLR_EL1);
701 }
702
703 #ifdef CONFIG_ARM64_SVE
704 /*
705  * Call __sve_free() directly only if you know task can't be scheduled
706  * or preempted.
707  */
708 static void __sve_free(struct task_struct *task)
709 {
710         kfree(task->thread.sve_state);
711         task->thread.sve_state = NULL;
712 }
713
714 static void sve_free(struct task_struct *task)
715 {
716         WARN_ON(test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE));
717
718         __sve_free(task);
719 }
720
721 /*
722  * Return how many bytes of memory are required to store the full SVE
723  * state for task, given task's currently configured vector length.
724  */
725 size_t sve_state_size(struct task_struct const *task)
726 {
727         unsigned int vl = 0;
728
729         if (system_supports_sve())
730                 vl = task_get_sve_vl(task);
731         if (system_supports_sme())
732                 vl = max(vl, task_get_sme_vl(task));
733
734         return SVE_SIG_REGS_SIZE(sve_vq_from_vl(vl));
735 }
736
737 /*
738  * Ensure that task->thread.sve_state is allocated and sufficiently large.
739  *
740  * This function should be used only in preparation for replacing
741  * task->thread.sve_state with new data.  The memory is always zeroed
742  * here to prevent stale data from showing through: this is done in
743  * the interest of testability and predictability: except in the
744  * do_sve_acc() case, there is no ABI requirement to hide stale data
745  * written previously be task.
746  */
747 void sve_alloc(struct task_struct *task, bool flush)
748 {
749         if (task->thread.sve_state) {
750                 if (flush)
751                         memset(task->thread.sve_state, 0,
752                                sve_state_size(task));
753                 return;
754         }
755
756         /* This is a small allocation (maximum ~8KB) and Should Not Fail. */
757         task->thread.sve_state =
758                 kzalloc(sve_state_size(task), GFP_KERNEL);
759 }
760
761
762 /*
763  * Force the FPSIMD state shared with SVE to be updated in the SVE state
764  * even if the SVE state is the current active state.
765  *
766  * This should only be called by ptrace.  task must be non-runnable.
767  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
768  * bytes of allocated kernel memory.
769  */
770 void fpsimd_force_sync_to_sve(struct task_struct *task)
771 {
772         fpsimd_to_sve(task);
773 }
774
775 /*
776  * Ensure that task->thread.sve_state is up to date with respect to
777  * the user task, irrespective of when SVE is in use or not.
778  *
779  * This should only be called by ptrace.  task must be non-runnable.
780  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
781  * bytes of allocated kernel memory.
782  */
783 void fpsimd_sync_to_sve(struct task_struct *task)
784 {
785         if (!test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE) &&
786             !thread_sm_enabled(&task->thread))
787                 fpsimd_to_sve(task);
788 }
789
790 /*
791  * Ensure that task->thread.uw.fpsimd_state is up to date with respect to
792  * the user task, irrespective of whether SVE is in use or not.
793  *
794  * This should only be called by ptrace.  task must be non-runnable.
795  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
796  * bytes of allocated kernel memory.
797  */
798 void sve_sync_to_fpsimd(struct task_struct *task)
799 {
800         if (task->thread.fp_type == FP_STATE_SVE)
801                 sve_to_fpsimd(task);
802 }
803
804 /*
805  * Ensure that task->thread.sve_state is up to date with respect to
806  * the task->thread.uw.fpsimd_state.
807  *
808  * This should only be called by ptrace to merge new FPSIMD register
809  * values into a task for which SVE is currently active.
810  * task must be non-runnable.
811  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
812  * bytes of allocated kernel memory.
813  * task->thread.uw.fpsimd_state must already have been initialised with
814  * the new FPSIMD register values to be merged in.
815  */
816 void sve_sync_from_fpsimd_zeropad(struct task_struct *task)
817 {
818         unsigned int vq;
819         void *sst = task->thread.sve_state;
820         struct user_fpsimd_state const *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
821
822         if (!test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE) &&
823             !thread_sm_enabled(&task->thread))
824                 return;
825
826         vq = sve_vq_from_vl(thread_get_cur_vl(&task->thread));
827
828         memset(sst, 0, SVE_SIG_REGS_SIZE(vq));
829         __fpsimd_to_sve(sst, fst, vq);
830 }
831
832 int vec_set_vector_length(struct task_struct *task, enum vec_type type,
833                           unsigned long vl, unsigned long flags)
834 {
835         bool free_sme = false;
836
837         if (flags & ~(unsigned long)(PR_SVE_VL_INHERIT |
838                                      PR_SVE_SET_VL_ONEXEC))
839                 return -EINVAL;
840
841         if (!sve_vl_valid(vl))
842                 return -EINVAL;
843
844         /*
845          * Clamp to the maximum vector length that VL-agnostic code
846          * can work with.  A flag may be assigned in the future to
847          * allow setting of larger vector lengths without confusing
848          * older software.
849          */
850         if (vl > VL_ARCH_MAX)
851                 vl = VL_ARCH_MAX;
852
853         vl = find_supported_vector_length(type, vl);
854
855         if (flags & (PR_SVE_VL_INHERIT |
856                      PR_SVE_SET_VL_ONEXEC))
857                 task_set_vl_onexec(task, type, vl);
858         else
859                 /* Reset VL to system default on next exec: */
860                 task_set_vl_onexec(task, type, 0);
861
862         /* Only actually set the VL if not deferred: */
863         if (flags & PR_SVE_SET_VL_ONEXEC)
864                 goto out;
865
866         if (vl == task_get_vl(task, type))
867                 goto out;
868
869         /*
870          * To ensure the FPSIMD bits of the SVE vector registers are preserved,
871          * write any live register state back to task_struct, and convert to a
872          * regular FPSIMD thread.
873          */
874         if (task == current) {
875                 get_cpu_fpsimd_context();
876
877                 fpsimd_save_user_state();
878         }
879
880         fpsimd_flush_task_state(task);
881         if (test_and_clear_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE) ||
882             thread_sm_enabled(&task->thread)) {
883                 sve_to_fpsimd(task);
884                 task->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
885         }
886
887         if (system_supports_sme()) {
888                 if (type == ARM64_VEC_SME ||
889                     !(task->thread.svcr & (SVCR_SM_MASK | SVCR_ZA_MASK))) {
890                         /*
891                          * We are changing the SME VL or weren't using
892                          * SME anyway, discard the state and force a
893                          * reallocation.
894                          */
895                         task->thread.svcr &= ~(SVCR_SM_MASK |
896                                                SVCR_ZA_MASK);
897                         clear_tsk_thread_flag(task, TIF_SME);
898                         free_sme = true;
899                 }
900         }
901
902         if (task == current)
903                 put_cpu_fpsimd_context();
904
905         task_set_vl(task, type, vl);
906
907         /*
908          * Free the changed states if they are not in use, SME will be
909          * reallocated to the correct size on next use and we just
910          * allocate SVE now in case it is needed for use in streaming
911          * mode.
912          */
913         sve_free(task);
914         sve_alloc(task, true);
915
916         if (free_sme)
917                 sme_free(task);
918
919 out:
920         update_tsk_thread_flag(task, vec_vl_inherit_flag(type),
921                                flags & PR_SVE_VL_INHERIT);
922
923         return 0;
924 }
925
926 /*
927  * Encode the current vector length and flags for return.
928  * This is only required for prctl(): ptrace has separate fields.
929  * SVE and SME use the same bits for _ONEXEC and _INHERIT.
930  *
931  * flags are as for vec_set_vector_length().
932  */
933 static int vec_prctl_status(enum vec_type type, unsigned long flags)
934 {
935         int ret;
936
937         if (flags & PR_SVE_SET_VL_ONEXEC)
938                 ret = task_get_vl_onexec(current, type);
939         else
940                 ret = task_get_vl(current, type);
941
942         if (test_thread_flag(vec_vl_inherit_flag(type)))
943                 ret |= PR_SVE_VL_INHERIT;
944
945         return ret;
946 }
947
948 /* PR_SVE_SET_VL */
949 int sve_set_current_vl(unsigned long arg)
950 {
951         unsigned long vl, flags;
952         int ret;
953
954         vl = arg & PR_SVE_VL_LEN_MASK;
955         flags = arg & ~vl;
956
957         if (!system_supports_sve() || is_compat_task())
958                 return -EINVAL;
959
960         ret = vec_set_vector_length(current, ARM64_VEC_SVE, vl, flags);
961         if (ret)
962                 return ret;
963
964         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SVE, flags);
965 }
966
967 /* PR_SVE_GET_VL */
968 int sve_get_current_vl(void)
969 {
970         if (!system_supports_sve() || is_compat_task())
971                 return -EINVAL;
972
973         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SVE, 0);
974 }
975
976 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
977 /* PR_SME_SET_VL */
978 int sme_set_current_vl(unsigned long arg)
979 {
980         unsigned long vl, flags;
981         int ret;
982
983         vl = arg & PR_SME_VL_LEN_MASK;
984         flags = arg & ~vl;
985
986         if (!system_supports_sme() || is_compat_task())
987                 return -EINVAL;
988
989         ret = vec_set_vector_length(current, ARM64_VEC_SME, vl, flags);
990         if (ret)
991                 return ret;
992
993         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SME, flags);
994 }
995
996 /* PR_SME_GET_VL */
997 int sme_get_current_vl(void)
998 {
999         if (!system_supports_sme() || is_compat_task())
1000                 return -EINVAL;
1001
1002         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SME, 0);
1003 }
1004 #endif /* CONFIG_ARM64_SME */
1005
1006 static void vec_probe_vqs(struct vl_info *info,
1007                           DECLARE_BITMAP(map, SVE_VQ_MAX))
1008 {
1009         unsigned int vq, vl;
1010
1011         bitmap_zero(map, SVE_VQ_MAX);
1012
1013         for (vq = SVE_VQ_MAX; vq >= SVE_VQ_MIN; --vq) {
1014                 write_vl(info->type, vq - 1); /* self-syncing */
1015
1016                 switch (info->type) {
1017                 case ARM64_VEC_SVE:
1018                         vl = sve_get_vl();
1019                         break;
1020                 case ARM64_VEC_SME:
1021                         vl = sme_get_vl();
1022                         break;
1023                 default:
1024                         vl = 0;
1025                         break;
1026                 }
1027
1028                 /* Minimum VL identified? */
1029                 if (sve_vq_from_vl(vl) > vq)
1030                         break;
1031
1032                 vq = sve_vq_from_vl(vl); /* skip intervening lengths */
1033                 set_bit(__vq_to_bit(vq), map);
1034         }
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Initialise the set of known supported VQs for the boot CPU.
1039  * This is called during kernel boot, before secondary CPUs are brought up.
1040  */
1041 void __init vec_init_vq_map(enum vec_type type)
1042 {
1043         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1044         vec_probe_vqs(info, info->vq_map);
1045         bitmap_copy(info->vq_partial_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * If we haven't committed to the set of supported VQs yet, filter out
1050  * those not supported by the current CPU.
1051  * This function is called during the bring-up of early secondary CPUs only.
1052  */
1053 void vec_update_vq_map(enum vec_type type)
1054 {
1055         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1056         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1057
1058         vec_probe_vqs(info, tmp_map);
1059         bitmap_and(info->vq_map, info->vq_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1060         bitmap_or(info->vq_partial_map, info->vq_partial_map, tmp_map,
1061                   SVE_VQ_MAX);
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Check whether the current CPU supports all VQs in the committed set.
1066  * This function is called during the bring-up of late secondary CPUs only.
1067  */
1068 int vec_verify_vq_map(enum vec_type type)
1069 {
1070         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1071         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1072         unsigned long b;
1073
1074         vec_probe_vqs(info, tmp_map);
1075
1076         bitmap_complement(tmp_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1077         if (bitmap_intersects(tmp_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX)) {
1078                 pr_warn("%s: cpu%d: Required vector length(s) missing\n",
1079                         info->name, smp_processor_id());
1080                 return -EINVAL;
1081         }
1082
1083         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KVM) || !is_hyp_mode_available())
1084                 return 0;
1085
1086         /*
1087          * For KVM, it is necessary to ensure that this CPU doesn't
1088          * support any vector length that guests may have probed as
1089          * unsupported.
1090          */
1091
1092         /* Recover the set of supported VQs: */
1093         bitmap_complement(tmp_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1094         /* Find VQs supported that are not globally supported: */
1095         bitmap_andnot(tmp_map, tmp_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1096
1097         /* Find the lowest such VQ, if any: */
1098         b = find_last_bit(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1099         if (b >= SVE_VQ_MAX)
1100                 return 0; /* no mismatches */
1101
1102         /*
1103          * Mismatches above sve_max_virtualisable_vl are fine, since
1104          * no guest is allowed to configure ZCR_EL2.LEN to exceed this:
1105          */
1106         if (sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(b)) <= info->max_virtualisable_vl) {
1107                 pr_warn("%s: cpu%d: Unsupported vector length(s) present\n",
1108                         info->name, smp_processor_id());
1109                 return -EINVAL;
1110         }
1111
1112         return 0;
1113 }
1114
1115 static void __init sve_efi_setup(void)
1116 {
1117         int max_vl = 0;
1118         int i;
1119
1120         if (!IS_ENABLED(CONFIG_EFI))
1121                 return;
1122
1123         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vl_info); i++)
1124                 max_vl = max(vl_info[i].max_vl, max_vl);
1125
1126         /*
1127          * alloc_percpu() warns and prints a backtrace if this goes wrong.
1128          * This is evidence of a crippled system and we are returning void,
1129          * so no attempt is made to handle this situation here.
1130          */
1131         if (!sve_vl_valid(max_vl))
1132                 goto fail;
1133
1134         efi_sve_state = __alloc_percpu(
1135                 SVE_SIG_REGS_SIZE(sve_vq_from_vl(max_vl)), SVE_VQ_BYTES);
1136         if (!efi_sve_state)
1137                 goto fail;
1138
1139         return;
1140
1141 fail:
1142         panic("Cannot allocate percpu memory for EFI SVE save/restore");
1143 }
1144
1145 void cpu_enable_sve(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1146 {
1147         write_sysreg(read_sysreg(CPACR_EL1) | CPACR_EL1_ZEN_EL1EN, CPACR_EL1);
1148         isb();
1149
1150         write_sysreg_s(0, SYS_ZCR_EL1);
1151 }
1152
1153 void __init sve_setup(void)
1154 {
1155         struct vl_info *info = &vl_info[ARM64_VEC_SVE];
1156         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1157         unsigned long b;
1158         int max_bit;
1159
1160         if (!system_supports_sve())
1161                 return;
1162
1163         /*
1164          * The SVE architecture mandates support for 128-bit vectors,
1165          * so sve_vq_map must have at least SVE_VQ_MIN set.
1166          * If something went wrong, at least try to patch it up:
1167          */
1168         if (WARN_ON(!test_bit(__vq_to_bit(SVE_VQ_MIN), info->vq_map)))
1169                 set_bit(__vq_to_bit(SVE_VQ_MIN), info->vq_map);
1170
1171         max_bit = find_first_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1172         info->max_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(max_bit));
1173
1174         /*
1175          * For the default VL, pick the maximum supported value <= 64.
1176          * VL == 64 is guaranteed not to grow the signal frame.
1177          */
1178         set_sve_default_vl(find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SVE, 64));
1179
1180         bitmap_andnot(tmp_map, info->vq_partial_map, info->vq_map,
1181                       SVE_VQ_MAX);
1182
1183         b = find_last_bit(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1184         if (b >= SVE_VQ_MAX)
1185                 /* No non-virtualisable VLs found */
1186                 info->max_virtualisable_vl = SVE_VQ_MAX;
1187         else if (WARN_ON(b == SVE_VQ_MAX - 1))
1188                 /* No virtualisable VLs?  This is architecturally forbidden. */
1189                 info->max_virtualisable_vl = SVE_VQ_MIN;
1190         else /* b + 1 < SVE_VQ_MAX */
1191                 info->max_virtualisable_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(b + 1));
1192
1193         if (info->max_virtualisable_vl > info->max_vl)
1194                 info->max_virtualisable_vl = info->max_vl;
1195
1196         pr_info("%s: maximum available vector length %u bytes per vector\n",
1197                 info->name, info->max_vl);
1198         pr_info("%s: default vector length %u bytes per vector\n",
1199                 info->name, get_sve_default_vl());
1200
1201         /* KVM decides whether to support mismatched systems. Just warn here: */
1202         if (sve_max_virtualisable_vl() < sve_max_vl())
1203                 pr_warn("%s: unvirtualisable vector lengths present\n",
1204                         info->name);
1205
1206         sve_efi_setup();
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Called from the put_task_struct() path, which cannot get here
1211  * unless dead_task is really dead and not schedulable.
1212  */
1213 void fpsimd_release_task(struct task_struct *dead_task)
1214 {
1215         __sve_free(dead_task);
1216         sme_free(dead_task);
1217 }
1218
1219 #endif /* CONFIG_ARM64_SVE */
1220
1221 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
1222
1223 /*
1224  * Ensure that task->thread.sme_state is allocated and sufficiently large.
1225  *
1226  * This function should be used only in preparation for replacing
1227  * task->thread.sme_state with new data.  The memory is always zeroed
1228  * here to prevent stale data from showing through: this is done in
1229  * the interest of testability and predictability, the architecture
1230  * guarantees that when ZA is enabled it will be zeroed.
1231  */
1232 void sme_alloc(struct task_struct *task, bool flush)
1233 {
1234         if (task->thread.sme_state) {
1235                 if (flush)
1236                         memset(task->thread.sme_state, 0,
1237                                sme_state_size(task));
1238                 return;
1239         }
1240
1241         /* This could potentially be up to 64K. */
1242         task->thread.sme_state =
1243                 kzalloc(sme_state_size(task), GFP_KERNEL);
1244 }
1245
1246 static void sme_free(struct task_struct *task)
1247 {
1248         kfree(task->thread.sme_state);
1249         task->thread.sme_state = NULL;
1250 }
1251
1252 void cpu_enable_sme(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1253 {
1254         /* Set priority for all PEs to architecturally defined minimum */
1255         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMPRI_EL1) & ~SMPRI_EL1_PRIORITY_MASK,
1256                        SYS_SMPRI_EL1);
1257
1258         /* Allow SME in kernel */
1259         write_sysreg(read_sysreg(CPACR_EL1) | CPACR_EL1_SMEN_EL1EN, CPACR_EL1);
1260         isb();
1261
1262         /* Ensure all bits in SMCR are set to known values */
1263         write_sysreg_s(0, SYS_SMCR_EL1);
1264
1265         /* Allow EL0 to access TPIDR2 */
1266         write_sysreg(read_sysreg(SCTLR_EL1) | SCTLR_ELx_ENTP2, SCTLR_EL1);
1267         isb();
1268 }
1269
1270 void cpu_enable_sme2(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1271 {
1272         /* This must be enabled after SME */
1273         BUILD_BUG_ON(ARM64_SME2 <= ARM64_SME);
1274
1275         /* Allow use of ZT0 */
1276         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1) | SMCR_ELx_EZT0_MASK,
1277                        SYS_SMCR_EL1);
1278 }
1279
1280 void cpu_enable_fa64(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1281 {
1282         /* This must be enabled after SME */
1283         BUILD_BUG_ON(ARM64_SME_FA64 <= ARM64_SME);
1284
1285         /* Allow use of FA64 */
1286         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1) | SMCR_ELx_FA64_MASK,
1287                        SYS_SMCR_EL1);
1288 }
1289
1290 void __init sme_setup(void)
1291 {
1292         struct vl_info *info = &vl_info[ARM64_VEC_SME];
1293         int min_bit, max_bit;
1294
1295         if (!system_supports_sme())
1296                 return;
1297
1298         /*
1299          * SME doesn't require any particular vector length be
1300          * supported but it does require at least one.  We should have
1301          * disabled the feature entirely while bringing up CPUs but
1302          * let's double check here.  The bitmap is SVE_VQ_MAP sized for
1303          * sharing with SVE.
1304          */
1305         WARN_ON(bitmap_empty(info->vq_map, SVE_VQ_MAX));
1306
1307         min_bit = find_last_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1308         info->min_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(min_bit));
1309
1310         max_bit = find_first_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1311         info->max_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(max_bit));
1312
1313         WARN_ON(info->min_vl > info->max_vl);
1314
1315         /*
1316          * For the default VL, pick the maximum supported value <= 32
1317          * (256 bits) if there is one since this is guaranteed not to
1318          * grow the signal frame when in streaming mode, otherwise the
1319          * minimum available VL will be used.
1320          */
1321         set_sme_default_vl(find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SME, 32));
1322
1323         pr_info("SME: minimum available vector length %u bytes per vector\n",
1324                 info->min_vl);
1325         pr_info("SME: maximum available vector length %u bytes per vector\n",
1326                 info->max_vl);
1327         pr_info("SME: default vector length %u bytes per vector\n",
1328                 get_sme_default_vl());
1329 }
1330
1331 void sme_suspend_exit(void)
1332 {
1333         u64 smcr = 0;
1334
1335         if (!system_supports_sme())
1336                 return;
1337
1338         if (system_supports_fa64())
1339                 smcr |= SMCR_ELx_FA64;
1340         if (system_supports_sme2())
1341                 smcr |= SMCR_ELx_EZT0;
1342
1343         write_sysreg_s(smcr, SYS_SMCR_EL1);
1344         write_sysreg_s(0, SYS_SMPRI_EL1);
1345 }
1346
1347 #endif /* CONFIG_ARM64_SME */
1348
1349 static void sve_init_regs(void)
1350 {
1351         /*
1352          * Convert the FPSIMD state to SVE, zeroing all the state that
1353          * is not shared with FPSIMD. If (as is likely) the current
1354          * state is live in the registers then do this there and
1355          * update our metadata for the current task including
1356          * disabling the trap, otherwise update our in-memory copy.
1357          * We are guaranteed to not be in streaming mode, we can only
1358          * take a SVE trap when not in streaming mode and we can't be
1359          * in streaming mode when taking a SME trap.
1360          */
1361         if (!test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1362                 unsigned long vq_minus_one =
1363                         sve_vq_from_vl(task_get_sve_vl(current)) - 1;
1364                 sve_set_vq(vq_minus_one);
1365                 sve_flush_live(true, vq_minus_one);
1366                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1367         } else {
1368                 fpsimd_to_sve(current);
1369                 current->thread.fp_type = FP_STATE_SVE;
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Trapped SVE access
1375  *
1376  * Storage is allocated for the full SVE state, the current FPSIMD
1377  * register contents are migrated across, and the access trap is
1378  * disabled.
1379  *
1380  * TIF_SVE should be clear on entry: otherwise, fpsimd_restore_current_state()
1381  * would have disabled the SVE access trap for userspace during
1382  * ret_to_user, making an SVE access trap impossible in that case.
1383  */
1384 void do_sve_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1385 {
1386         /* Even if we chose not to use SVE, the hardware could still trap: */
1387         if (unlikely(!system_supports_sve()) || WARN_ON(is_compat_task())) {
1388                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1389                 return;
1390         }
1391
1392         sve_alloc(current, true);
1393         if (!current->thread.sve_state) {
1394                 force_sig(SIGKILL);
1395                 return;
1396         }
1397
1398         get_cpu_fpsimd_context();
1399
1400         if (test_and_set_thread_flag(TIF_SVE))
1401                 WARN_ON(1); /* SVE access shouldn't have trapped */
1402
1403         /*
1404          * Even if the task can have used streaming mode we can only
1405          * generate SVE access traps in normal SVE mode and
1406          * transitioning out of streaming mode may discard any
1407          * streaming mode state.  Always clear the high bits to avoid
1408          * any potential errors tracking what is properly initialised.
1409          */
1410         sve_init_regs();
1411
1412         put_cpu_fpsimd_context();
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Trapped SME access
1417  *
1418  * Storage is allocated for the full SVE and SME state, the current
1419  * FPSIMD register contents are migrated to SVE if SVE is not already
1420  * active, and the access trap is disabled.
1421  *
1422  * TIF_SME should be clear on entry: otherwise, fpsimd_restore_current_state()
1423  * would have disabled the SME access trap for userspace during
1424  * ret_to_user, making an SME access trap impossible in that case.
1425  */
1426 void do_sme_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1427 {
1428         /* Even if we chose not to use SME, the hardware could still trap: */
1429         if (unlikely(!system_supports_sme()) || WARN_ON(is_compat_task())) {
1430                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1431                 return;
1432         }
1433
1434         /*
1435          * If this not a trap due to SME being disabled then something
1436          * is being used in the wrong mode, report as SIGILL.
1437          */
1438         if (ESR_ELx_ISS(esr) != ESR_ELx_SME_ISS_SME_DISABLED) {
1439                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1440                 return;
1441         }
1442
1443         sve_alloc(current, false);
1444         sme_alloc(current, true);
1445         if (!current->thread.sve_state || !current->thread.sme_state) {
1446                 force_sig(SIGKILL);
1447                 return;
1448         }
1449
1450         get_cpu_fpsimd_context();
1451
1452         /* With TIF_SME userspace shouldn't generate any traps */
1453         if (test_and_set_thread_flag(TIF_SME))
1454                 WARN_ON(1);
1455
1456         if (!test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1457                 unsigned long vq_minus_one =
1458                         sve_vq_from_vl(task_get_sme_vl(current)) - 1;
1459                 sme_set_vq(vq_minus_one);
1460
1461                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1462         }
1463
1464         put_cpu_fpsimd_context();
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Trapped FP/ASIMD access.
1469  */
1470 void do_fpsimd_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1471 {
1472         /* Even if we chose not to use FPSIMD, the hardware could still trap: */
1473         if (!system_supports_fpsimd()) {
1474                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1475                 return;
1476         }
1477
1478         /*
1479          * When FPSIMD is enabled, we should never take a trap unless something
1480          * has gone very wrong.
1481          */
1482         BUG();
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Raise a SIGFPE for the current process.
1487  */
1488 void do_fpsimd_exc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1489 {
1490         unsigned int si_code = FPE_FLTUNK;
1491
1492         if (esr & ESR_ELx_FP_EXC_TFV) {
1493                 if (esr & FPEXC_IOF)
1494                         si_code = FPE_FLTINV;
1495                 else if (esr & FPEXC_DZF)
1496                         si_code = FPE_FLTDIV;
1497                 else if (esr & FPEXC_OFF)
1498                         si_code = FPE_FLTOVF;
1499                 else if (esr & FPEXC_UFF)
1500                         si_code = FPE_FLTUND;
1501                 else if (esr & FPEXC_IXF)
1502                         si_code = FPE_FLTRES;
1503         }
1504
1505         send_sig_fault(SIGFPE, si_code,
1506                        (void __user *)instruction_pointer(regs),
1507                        current);
1508 }
1509
1510 static void fpsimd_load_kernel_state(struct task_struct *task)
1511 {
1512         struct cpu_fp_state *last = this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
1513
1514         /*
1515          * Elide the load if this CPU holds the most recent kernel mode
1516          * FPSIMD context of the current task.
1517          */
1518         if (last->st == &task->thread.kernel_fpsimd_state &&
1519             task->thread.kernel_fpsimd_cpu == smp_processor_id())
1520                 return;
1521
1522         fpsimd_load_state(&task->thread.kernel_fpsimd_state);
1523 }
1524
1525 static void fpsimd_save_kernel_state(struct task_struct *task)
1526 {
1527         struct cpu_fp_state cpu_fp_state = {
1528                 .st             = &task->thread.kernel_fpsimd_state,
1529                 .to_save        = FP_STATE_FPSIMD,
1530         };
1531
1532         fpsimd_save_state(&task->thread.kernel_fpsimd_state);
1533         fpsimd_bind_state_to_cpu(&cpu_fp_state);
1534
1535         task->thread.kernel_fpsimd_cpu = smp_processor_id();
1536 }
1537
1538 void fpsimd_thread_switch(struct task_struct *next)
1539 {
1540         bool wrong_task, wrong_cpu;
1541
1542         if (!system_supports_fpsimd())
1543                 return;
1544
1545         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
1546
1547         /* Save unsaved fpsimd state, if any: */
1548         if (test_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE))
1549                 fpsimd_save_kernel_state(current);
1550         else
1551                 fpsimd_save_user_state();
1552
1553         if (test_tsk_thread_flag(next, TIF_KERNEL_FPSTATE)) {
1554                 fpsimd_load_kernel_state(next);
1555                 set_tsk_thread_flag(next, TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1556         } else {
1557                 /*
1558                  * Fix up TIF_FOREIGN_FPSTATE to correctly describe next's
1559                  * state.  For kernel threads, FPSIMD registers are never
1560                  * loaded with user mode FPSIMD state and so wrong_task and
1561                  * wrong_cpu will always be true.
1562                  */
1563                 wrong_task = __this_cpu_read(fpsimd_last_state.st) !=
1564                         &next->thread.uw.fpsimd_state;
1565                 wrong_cpu = next->thread.fpsimd_cpu != smp_processor_id();
1566
1567                 update_tsk_thread_flag(next, TIF_FOREIGN_FPSTATE,
1568                                        wrong_task || wrong_cpu);
1569         }
1570 }
1571
1572 static void fpsimd_flush_thread_vl(enum vec_type type)
1573 {
1574         int vl, supported_vl;
1575
1576         /*
1577          * Reset the task vector length as required.  This is where we
1578          * ensure that all user tasks have a valid vector length
1579          * configured: no kernel task can become a user task without
1580          * an exec and hence a call to this function.  By the time the
1581          * first call to this function is made, all early hardware
1582          * probing is complete, so __sve_default_vl should be valid.
1583          * If a bug causes this to go wrong, we make some noise and
1584          * try to fudge thread.sve_vl to a safe value here.
1585          */
1586         vl = task_get_vl_onexec(current, type);
1587         if (!vl)
1588                 vl = get_default_vl(type);
1589
1590         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(vl)))
1591                 vl = vl_info[type].min_vl;
1592
1593         supported_vl = find_supported_vector_length(type, vl);
1594         if (WARN_ON(supported_vl != vl))
1595                 vl = supported_vl;
1596
1597         task_set_vl(current, type, vl);
1598
1599         /*
1600          * If the task is not set to inherit, ensure that the vector
1601          * length will be reset by a subsequent exec:
1602          */
1603         if (!test_thread_flag(vec_vl_inherit_flag(type)))
1604                 task_set_vl_onexec(current, type, 0);
1605 }
1606
1607 void fpsimd_flush_thread(void)
1608 {
1609         void *sve_state = NULL;
1610         void *sme_state = NULL;
1611
1612         if (!system_supports_fpsimd())
1613                 return;
1614
1615         get_cpu_fpsimd_context();
1616
1617         fpsimd_flush_task_state(current);
1618         memset(&current->thread.uw.fpsimd_state, 0,
1619                sizeof(current->thread.uw.fpsimd_state));
1620
1621         if (system_supports_sve()) {
1622                 clear_thread_flag(TIF_SVE);
1623
1624                 /* Defer kfree() while in atomic context */
1625                 sve_state = current->thread.sve_state;
1626                 current->thread.sve_state = NULL;
1627
1628                 fpsimd_flush_thread_vl(ARM64_VEC_SVE);
1629         }
1630
1631         if (system_supports_sme()) {
1632                 clear_thread_flag(TIF_SME);
1633
1634                 /* Defer kfree() while in atomic context */
1635                 sme_state = current->thread.sme_state;
1636                 current->thread.sme_state = NULL;
1637
1638                 fpsimd_flush_thread_vl(ARM64_VEC_SME);
1639                 current->thread.svcr = 0;
1640         }
1641
1642         current->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
1643
1644         put_cpu_fpsimd_context();
1645         kfree(sve_state);
1646         kfree(sme_state);
1647 }
1648
1649 /*
1650  * Save the userland FPSIMD state of 'current' to memory, but only if the state
1651  * currently held in the registers does in fact belong to 'current'
1652  */
1653 void fpsimd_preserve_current_state(void)
1654 {
1655         if (!system_supports_fpsimd())
1656                 return;
1657
1658         get_cpu_fpsimd_context();
1659         fpsimd_save_user_state();
1660         put_cpu_fpsimd_context();
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Like fpsimd_preserve_current_state(), but ensure that
1665  * current->thread.uw.fpsimd_state is updated so that it can be copied to
1666  * the signal frame.
1667  */
1668 void fpsimd_signal_preserve_current_state(void)
1669 {
1670         fpsimd_preserve_current_state();
1671         if (current->thread.fp_type == FP_STATE_SVE)
1672                 sve_to_fpsimd(current);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Called by KVM when entering the guest.
1677  */
1678 void fpsimd_kvm_prepare(void)
1679 {
1680         if (!system_supports_sve())
1681                 return;
1682
1683         /*
1684          * KVM does not save host SVE state since we can only enter
1685          * the guest from a syscall so the ABI means that only the
1686          * non-saved SVE state needs to be saved.  If we have left
1687          * SVE enabled for performance reasons then update the task
1688          * state to be FPSIMD only.
1689          */
1690         get_cpu_fpsimd_context();
1691
1692         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_SVE)) {
1693                 sve_to_fpsimd(current);
1694                 current->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
1695         }
1696
1697         put_cpu_fpsimd_context();
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Associate current's FPSIMD context with this cpu
1702  * The caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
1703  * this function.
1704  */
1705 static void fpsimd_bind_task_to_cpu(void)
1706 {
1707         struct cpu_fp_state *last = this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
1708
1709         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1710         last->st = &current->thread.uw.fpsimd_state;
1711         last->sve_state = current->thread.sve_state;
1712         last->sme_state = current->thread.sme_state;
1713         last->sve_vl = task_get_sve_vl(current);
1714         last->sme_vl = task_get_sme_vl(current);
1715         last->svcr = &current->thread.svcr;
1716         last->fpmr = &current->thread.uw.fpmr;
1717         last->fp_type = &current->thread.fp_type;
1718         last->to_save = FP_STATE_CURRENT;
1719         current->thread.fpsimd_cpu = smp_processor_id();
1720
1721         /*
1722          * Toggle SVE and SME trapping for userspace if needed, these
1723          * are serialsied by ret_to_user().
1724          */
1725         if (system_supports_sme()) {
1726                 if (test_thread_flag(TIF_SME))
1727                         sme_user_enable();
1728                 else
1729                         sme_user_disable();
1730         }
1731
1732         if (system_supports_sve()) {
1733                 if (test_thread_flag(TIF_SVE))
1734                         sve_user_enable();
1735                 else
1736                         sve_user_disable();
1737         }
1738 }
1739
1740 void fpsimd_bind_state_to_cpu(struct cpu_fp_state *state)
1741 {
1742         struct cpu_fp_state *last = this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
1743
1744         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1745         WARN_ON(!in_softirq() && !irqs_disabled());
1746
1747         *last = *state;
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Load the userland FPSIMD state of 'current' from memory, but only if the
1752  * FPSIMD state already held in the registers is /not/ the most recent FPSIMD
1753  * state of 'current'.  This is called when we are preparing to return to
1754  * userspace to ensure that userspace sees a good register state.
1755  */
1756 void fpsimd_restore_current_state(void)
1757 {
1758         /*
1759          * TIF_FOREIGN_FPSTATE is set on the init task and copied by
1760          * arch_dup_task_struct() regardless of whether FP/SIMD is detected.
1761          * Thus user threads can have this set even when FP/SIMD hasn't been
1762          * detected.
1763          *
1764          * When FP/SIMD is detected, begin_new_exec() will set
1765          * TIF_FOREIGN_FPSTATE via flush_thread() -> fpsimd_flush_thread(),
1766          * and fpsimd_thread_switch() will set TIF_FOREIGN_FPSTATE when
1767          * switching tasks. We detect FP/SIMD before we exec the first user
1768          * process, ensuring this has TIF_FOREIGN_FPSTATE set and
1769          * do_notify_resume() will call fpsimd_restore_current_state() to
1770          * install the user FP/SIMD context.
1771          *
1772          * When FP/SIMD is not detected, nothing else will clear or set
1773          * TIF_FOREIGN_FPSTATE prior to the first return to userspace, and
1774          * we must clear TIF_FOREIGN_FPSTATE to avoid do_notify_resume()
1775          * looping forever calling fpsimd_restore_current_state().
1776          */
1777         if (!system_supports_fpsimd()) {
1778                 clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1779                 return;
1780         }
1781
1782         get_cpu_fpsimd_context();
1783
1784         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1785                 task_fpsimd_load();
1786                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1787         }
1788
1789         put_cpu_fpsimd_context();
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Load an updated userland FPSIMD state for 'current' from memory and set the
1794  * flag that indicates that the FPSIMD register contents are the most recent
1795  * FPSIMD state of 'current'. This is used by the signal code to restore the
1796  * register state when returning from a signal handler in FPSIMD only cases,
1797  * any SVE context will be discarded.
1798  */
1799 void fpsimd_update_current_state(struct user_fpsimd_state const *state)
1800 {
1801         if (WARN_ON(!system_supports_fpsimd()))
1802                 return;
1803
1804         get_cpu_fpsimd_context();
1805
1806         current->thread.uw.fpsimd_state = *state;
1807         if (test_thread_flag(TIF_SVE))
1808                 fpsimd_to_sve(current);
1809
1810         task_fpsimd_load();
1811         fpsimd_bind_task_to_cpu();
1812
1813         clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1814
1815         put_cpu_fpsimd_context();
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Invalidate live CPU copies of task t's FPSIMD state
1820  *
1821  * This function may be called with preemption enabled.  The barrier()
1822  * ensures that the assignment to fpsimd_cpu is visible to any
1823  * preemption/softirq that could race with set_tsk_thread_flag(), so
1824  * that TIF_FOREIGN_FPSTATE cannot be spuriously re-cleared.
1825  *
1826  * The final barrier ensures that TIF_FOREIGN_FPSTATE is seen set by any
1827  * subsequent code.
1828  */
1829 void fpsimd_flush_task_state(struct task_struct *t)
1830 {
1831         t->thread.fpsimd_cpu = NR_CPUS;
1832         /*
1833          * If we don't support fpsimd, bail out after we have
1834          * reset the fpsimd_cpu for this task and clear the
1835          * FPSTATE.
1836          */
1837         if (!system_supports_fpsimd())
1838                 return;
1839         barrier();
1840         set_tsk_thread_flag(t, TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1841
1842         barrier();
1843 }
1844
1845 /*
1846  * Invalidate any task's FPSIMD state that is present on this cpu.
1847  * The FPSIMD context should be acquired with get_cpu_fpsimd_context()
1848  * before calling this function.
1849  */
1850 static void fpsimd_flush_cpu_state(void)
1851 {
1852         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1853         __this_cpu_write(fpsimd_last_state.st, NULL);
1854
1855         /*
1856          * Leaving streaming mode enabled will cause issues for any kernel
1857          * NEON and leaving streaming mode or ZA enabled may increase power
1858          * consumption.
1859          */
1860         if (system_supports_sme())
1861                 sme_smstop();
1862
1863         set_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1864 }
1865
1866 /*
1867  * Save the FPSIMD state to memory and invalidate cpu view.
1868  * This function must be called with preemption disabled.
1869  */
1870 void fpsimd_save_and_flush_cpu_state(void)
1871 {
1872         unsigned long flags;
1873
1874         if (!system_supports_fpsimd())
1875                 return;
1876         WARN_ON(preemptible());
1877         local_irq_save(flags);
1878         fpsimd_save_user_state();
1879         fpsimd_flush_cpu_state();
1880         local_irq_restore(flags);
1881 }
1882
1883 #ifdef CONFIG_KERNEL_MODE_NEON
1884
1885 /*
1886  * Kernel-side NEON support functions
1887  */
1888
1889 /*
1890  * kernel_neon_begin(): obtain the CPU FPSIMD registers for use by the calling
1891  * context
1892  *
1893  * Must not be called unless may_use_simd() returns true.
1894  * Task context in the FPSIMD registers is saved back to memory as necessary.
1895  *
1896  * A matching call to kernel_neon_end() must be made before returning from the
1897  * calling context.
1898  *
1899  * The caller may freely use the FPSIMD registers until kernel_neon_end() is
1900  * called.
1901  */
1902 void kernel_neon_begin(void)
1903 {
1904         if (WARN_ON(!system_supports_fpsimd()))
1905                 return;
1906
1907         BUG_ON(!may_use_simd());
1908
1909         get_cpu_fpsimd_context();
1910
1911         /* Save unsaved fpsimd state, if any: */
1912         if (test_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE)) {
1913                 BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) || !in_serving_softirq());
1914                 fpsimd_save_kernel_state(current);
1915         } else {
1916                 fpsimd_save_user_state();
1917
1918                 /*
1919                  * Set the thread flag so that the kernel mode FPSIMD state
1920                  * will be context switched along with the rest of the task
1921                  * state.
1922                  *
1923                  * On non-PREEMPT_RT, softirqs may interrupt task level kernel
1924                  * mode FPSIMD, but the task will not be preemptible so setting
1925                  * TIF_KERNEL_FPSTATE for those would be both wrong (as it
1926                  * would mark the task context FPSIMD state as requiring a
1927                  * context switch) and unnecessary.
1928                  *
1929                  * On PREEMPT_RT, softirqs are serviced from a separate thread,
1930                  * which is scheduled as usual, and this guarantees that these
1931                  * softirqs are not interrupting use of the FPSIMD in kernel
1932                  * mode in task context. So in this case, setting the flag here
1933                  * is always appropriate.
1934                  */
1935                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) || !in_serving_softirq())
1936                         set_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE);
1937         }
1938
1939         /* Invalidate any task state remaining in the fpsimd regs: */
1940         fpsimd_flush_cpu_state();
1941
1942         put_cpu_fpsimd_context();
1943 }
1944 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_neon_begin);
1945
1946 /*
1947  * kernel_neon_end(): give the CPU FPSIMD registers back to the current task
1948  *
1949  * Must be called from a context in which kernel_neon_begin() was previously
1950  * called, with no call to kernel_neon_end() in the meantime.
1951  *
1952  * The caller must not use the FPSIMD registers after this function is called,
1953  * unless kernel_neon_begin() is called again in the meantime.
1954  */
1955 void kernel_neon_end(void)
1956 {
1957         if (!system_supports_fpsimd())
1958                 return;
1959
1960         /*
1961          * If we are returning from a nested use of kernel mode FPSIMD, restore
1962          * the task context kernel mode FPSIMD state. This can only happen when
1963          * running in softirq context on non-PREEMPT_RT.
1964          */
1965         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) && in_serving_softirq() &&
1966             test_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE))
1967                 fpsimd_load_kernel_state(current);
1968         else
1969                 clear_thread_flag(TIF_KERNEL_FPSTATE);
1970 }
1971 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_neon_end);
1972
1973 #ifdef CONFIG_EFI
1974
1975 static DEFINE_PER_CPU(struct user_fpsimd_state, efi_fpsimd_state);
1976 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_fpsimd_state_used);
1977 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_sve_state_used);
1978 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_sm_state);
1979
1980 /*
1981  * EFI runtime services support functions
1982  *
1983  * The ABI for EFI runtime services allows EFI to use FPSIMD during the call.
1984  * This means that for EFI (and only for EFI), we have to assume that FPSIMD
1985  * is always used rather than being an optional accelerator.
1986  *
1987  * These functions provide the necessary support for ensuring FPSIMD
1988  * save/restore in the contexts from which EFI is used.
1989  *
1990  * Do not use them for any other purpose -- if tempted to do so, you are
1991  * either doing something wrong or you need to propose some refactoring.
1992  */
1993
1994 /*
1995  * __efi_fpsimd_begin(): prepare FPSIMD for making an EFI runtime services call
1996  */
1997 void __efi_fpsimd_begin(void)
1998 {
1999         if (!system_supports_fpsimd())
2000                 return;
2001
2002         WARN_ON(preemptible());
2003
2004         if (may_use_simd()) {
2005                 kernel_neon_begin();
2006         } else {
2007                 /*
2008                  * If !efi_sve_state, SVE can't be in use yet and doesn't need
2009                  * preserving:
2010                  */
2011                 if (system_supports_sve() && likely(efi_sve_state)) {
2012                         char *sve_state = this_cpu_ptr(efi_sve_state);
2013                         bool ffr = true;
2014                         u64 svcr;
2015
2016                         __this_cpu_write(efi_sve_state_used, true);
2017
2018                         if (system_supports_sme()) {
2019                                 svcr = read_sysreg_s(SYS_SVCR);
2020
2021                                 __this_cpu_write(efi_sm_state,
2022                                                  svcr & SVCR_SM_MASK);
2023
2024                                 /*
2025                                  * Unless we have FA64 FFR does not
2026                                  * exist in streaming mode.
2027                                  */
2028                                 if (!system_supports_fa64())
2029                                         ffr = !(svcr & SVCR_SM_MASK);
2030                         }
2031
2032                         sve_save_state(sve_state + sve_ffr_offset(sve_max_vl()),
2033                                        &this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state)->fpsr,
2034                                        ffr);
2035
2036                         if (system_supports_sme())
2037                                 sysreg_clear_set_s(SYS_SVCR,
2038                                                    SVCR_SM_MASK, 0);
2039
2040                 } else {
2041                         fpsimd_save_state(this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state));
2042                 }
2043
2044                 __this_cpu_write(efi_fpsimd_state_used, true);
2045         }
2046 }
2047
2048 /*
2049  * __efi_fpsimd_end(): clean up FPSIMD after an EFI runtime services call
2050  */
2051 void __efi_fpsimd_end(void)
2052 {
2053         if (!system_supports_fpsimd())
2054                 return;
2055
2056         if (!__this_cpu_xchg(efi_fpsimd_state_used, false)) {
2057                 kernel_neon_end();
2058         } else {
2059                 if (system_supports_sve() &&
2060                     likely(__this_cpu_read(efi_sve_state_used))) {
2061                         char const *sve_state = this_cpu_ptr(efi_sve_state);
2062                         bool ffr = true;
2063
2064                         /*
2065                          * Restore streaming mode; EFI calls are
2066                          * normal function calls so should not return in
2067                          * streaming mode.
2068                          */
2069                         if (system_supports_sme()) {
2070                                 if (__this_cpu_read(efi_sm_state)) {
2071                                         sysreg_clear_set_s(SYS_SVCR,
2072                                                            0,
2073                                                            SVCR_SM_MASK);
2074
2075                                         /*
2076                                          * Unless we have FA64 FFR does not
2077                                          * exist in streaming mode.
2078                                          */
2079                                         if (!system_supports_fa64())
2080                                                 ffr = false;
2081                                 }
2082                         }
2083
2084                         sve_load_state(sve_state + sve_ffr_offset(sve_max_vl()),
2085                                        &this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state)->fpsr,
2086                                        ffr);
2087
2088                         __this_cpu_write(efi_sve_state_used, false);
2089                 } else {
2090                         fpsimd_load_state(this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state));
2091                 }
2092         }
2093 }
2094
2095 #endif /* CONFIG_EFI */
2096
2097 #endif /* CONFIG_KERNEL_MODE_NEON */
2098
2099 #ifdef CONFIG_CPU_PM
2100 static int fpsimd_cpu_pm_notifier(struct notifier_block *self,
2101                                   unsigned long cmd, void *v)
2102 {
2103         switch (cmd) {
2104         case CPU_PM_ENTER:
2105                 fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
2106                 break;
2107         case CPU_PM_EXIT:
2108                 break;
2109         case CPU_PM_ENTER_FAILED:
2110         default:
2111                 return NOTIFY_DONE;
2112         }
2113         return NOTIFY_OK;
2114 }
2115
2116 static struct notifier_block fpsimd_cpu_pm_notifier_block = {
2117         .notifier_call = fpsimd_cpu_pm_notifier,
2118 };
2119
2120 static void __init fpsimd_pm_init(void)
2121 {
2122         cpu_pm_register_notifier(&fpsimd_cpu_pm_notifier_block);
2123 }
2124
2125 #else
2126 static inline void fpsimd_pm_init(void) { }
2127 #endif /* CONFIG_CPU_PM */
2128
2129 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2130 static int fpsimd_cpu_dead(unsigned int cpu)
2131 {
2132         per_cpu(fpsimd_last_state.st, cpu) = NULL;
2133         return 0;
2134 }
2135
2136 static inline void fpsimd_hotplug_init(void)
2137 {
2138         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_ARM64_FPSIMD_DEAD, "arm64/fpsimd:dead",
2139                                   NULL, fpsimd_cpu_dead);
2140 }
2141
2142 #else
2143 static inline void fpsimd_hotplug_init(void) { }
2144 #endif
2145
2146 void cpu_enable_fpsimd(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
2147 {
2148         unsigned long enable = CPACR_EL1_FPEN_EL1EN | CPACR_EL1_FPEN_EL0EN;
2149         write_sysreg(read_sysreg(CPACR_EL1) | enable, CPACR_EL1);
2150         isb();
2151 }
2152
2153 /*
2154  * FP/SIMD support code initialisation.
2155  */
2156 static int __init fpsimd_init(void)
2157 {
2158         if (cpu_have_named_feature(FP)) {
2159                 fpsimd_pm_init();
2160                 fpsimd_hotplug_init();
2161         } else {
2162                 pr_notice("Floating-point is not implemented\n");
2163         }
2164
2165         if (!cpu_have_named_feature(ASIMD))
2166                 pr_notice("Advanced SIMD is not implemented\n");
2167
2168
2169         sve_sysctl_init();
2170         sme_sysctl_init();
2171
2172         return 0;
2173 }
2174 core_initcall(fpsimd_init);