arm64/fpsimd: Sync FPSIMD state with SVE for SME only systems
[platform/kernel/linux-starfive.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
89  * save the task's FPSIMD context back to task_struct from softirq context.
90  * To prevent this from racing with the manipulation of the task's FPSIMD state
91  * from task context and thereby corrupting the state, it is necessary to
92  * protect any manipulation of a task's fpsimd_state or TIF_FOREIGN_FPSTATE
93  * flag with {, __}get_cpu_fpsimd_context(). This will still allow softirqs to
94  * run but prevent them to use FPSIMD.
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 DEFINE_PER_CPU(bool, fpsimd_context_busy);
213 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(fpsimd_context_busy);
214
215 static void fpsimd_bind_task_to_cpu(void);
216
217 static void __get_cpu_fpsimd_context(void)
218 {
219         bool busy = __this_cpu_xchg(fpsimd_context_busy, true);
220
221         WARN_ON(busy);
222 }
223
224 /*
225  * Claim ownership of the CPU FPSIMD context for use by the calling context.
226  *
227  * The caller may freely manipulate the FPSIMD context metadata until
228  * put_cpu_fpsimd_context() is called.
229  *
230  * The double-underscore version must only be called if you know the task
231  * can't be preempted.
232  *
233  * On RT kernels local_bh_disable() is not sufficient because it only
234  * serializes soft interrupt related sections via a local lock, but stays
235  * preemptible. Disabling preemption is the right choice here as bottom
236  * half processing is always in thread context on RT kernels so it
237  * implicitly prevents bottom half processing as well.
238  */
239 static void get_cpu_fpsimd_context(void)
240 {
241         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
242                 local_bh_disable();
243         else
244                 preempt_disable();
245         __get_cpu_fpsimd_context();
246 }
247
248 static void __put_cpu_fpsimd_context(void)
249 {
250         bool busy = __this_cpu_xchg(fpsimd_context_busy, false);
251
252         WARN_ON(!busy); /* No matching get_cpu_fpsimd_context()? */
253 }
254
255 /*
256  * Release the CPU FPSIMD context.
257  *
258  * Must be called from a context in which get_cpu_fpsimd_context() was
259  * previously called, with no call to put_cpu_fpsimd_context() in the
260  * meantime.
261  */
262 static void put_cpu_fpsimd_context(void)
263 {
264         __put_cpu_fpsimd_context();
265         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
266                 local_bh_enable();
267         else
268                 preempt_enable();
269 }
270
271 static bool have_cpu_fpsimd_context(void)
272 {
273         return !preemptible() && __this_cpu_read(fpsimd_context_busy);
274 }
275
276 unsigned int task_get_vl(const struct task_struct *task, enum vec_type type)
277 {
278         return task->thread.vl[type];
279 }
280
281 void task_set_vl(struct task_struct *task, enum vec_type type,
282                  unsigned long vl)
283 {
284         task->thread.vl[type] = vl;
285 }
286
287 unsigned int task_get_vl_onexec(const struct task_struct *task,
288                                 enum vec_type type)
289 {
290         return task->thread.vl_onexec[type];
291 }
292
293 void task_set_vl_onexec(struct task_struct *task, enum vec_type type,
294                         unsigned long vl)
295 {
296         task->thread.vl_onexec[type] = vl;
297 }
298
299 /*
300  * TIF_SME controls whether a task can use SME without trapping while
301  * in userspace, when TIF_SME is set then we must have storage
302  * allocated in sve_state and sme_state to store the contents of both ZA
303  * and the SVE registers for both streaming and non-streaming modes.
304  *
305  * If both SVCR.ZA and SVCR.SM are disabled then at any point we
306  * may disable TIF_SME and reenable traps.
307  */
308
309
310 /*
311  * TIF_SVE controls whether a task can use SVE without trapping while
312  * in userspace, and also (together with TIF_SME) the way a task's
313  * FPSIMD/SVE state is stored in thread_struct.
314  *
315  * The kernel uses this flag to track whether a user task is actively
316  * using SVE, and therefore whether full SVE register state needs to
317  * be tracked.  If not, the cheaper FPSIMD context handling code can
318  * be used instead of the more costly SVE equivalents.
319  *
320  *  * TIF_SVE or SVCR.SM set:
321  *
322  *    The task can execute SVE instructions while in userspace without
323  *    trapping to the kernel.
324  *
325  *    During any syscall, the kernel may optionally clear TIF_SVE and
326  *    discard the vector state except for the FPSIMD subset.
327  *
328  *  * TIF_SVE clear:
329  *
330  *    An attempt by the user task to execute an SVE instruction causes
331  *    do_sve_acc() to be called, which does some preparation and then
332  *    sets TIF_SVE.
333  *
334  * During any syscall, the kernel may optionally clear TIF_SVE and
335  * discard the vector state except for the FPSIMD subset.
336  *
337  * The data will be stored in one of two formats:
338  *
339  *  * FPSIMD only - FP_STATE_FPSIMD:
340  *
341  *    When the FPSIMD only state stored task->thread.fp_type is set to
342  *    FP_STATE_FPSIMD, the FPSIMD registers V0-V31 are encoded in
343  *    task->thread.uw.fpsimd_state; bits [max : 128] for each of Z0-Z31 are
344  *    logically zero but not stored anywhere; P0-P15 and FFR are not
345  *    stored and have unspecified values from userspace's point of
346  *    view.  For hygiene purposes, the kernel zeroes them on next use,
347  *    but userspace is discouraged from relying on this.
348  *
349  *    task->thread.sve_state does not need to be non-NULL, valid or any
350  *    particular size: it must not be dereferenced and any data stored
351  *    there should be considered stale and not referenced.
352  *
353  *  * SVE state - FP_STATE_SVE:
354  *
355  *    When the full SVE state is stored task->thread.fp_type is set to
356  *    FP_STATE_SVE and Z0-Z31 (incorporating Vn in bits[127:0] or the
357  *    corresponding Zn), P0-P15 and FFR are encoded in in
358  *    task->thread.sve_state, formatted appropriately for vector
359  *    length task->thread.sve_vl or, if SVCR.SM is set,
360  *    task->thread.sme_vl. The storage for the vector registers in
361  *    task->thread.uw.fpsimd_state should be ignored.
362  *
363  *    task->thread.sve_state must point to a valid buffer at least
364  *    sve_state_size(task) bytes in size. The data stored in
365  *    task->thread.uw.fpsimd_state.vregs should be considered stale
366  *    and not referenced.
367  *
368  *  * FPSR and FPCR are always stored in task->thread.uw.fpsimd_state
369  *    irrespective of whether TIF_SVE is clear or set, since these are
370  *    not vector length dependent.
371  */
372
373 /*
374  * Update current's FPSIMD/SVE registers from thread_struct.
375  *
376  * This function should be called only when the FPSIMD/SVE state in
377  * thread_struct is known to be up to date, when preparing to enter
378  * userspace.
379  */
380 static void task_fpsimd_load(void)
381 {
382         bool restore_sve_regs = false;
383         bool restore_ffr;
384
385         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
386         WARN_ON(!have_cpu_fpsimd_context());
387
388         if (system_supports_sve() || system_supports_sme()) {
389                 switch (current->thread.fp_type) {
390                 case FP_STATE_FPSIMD:
391                         /* Stop tracking SVE for this task until next use. */
392                         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_SVE))
393                                 sve_user_disable();
394                         break;
395                 case FP_STATE_SVE:
396                         if (!thread_sm_enabled(&current->thread) &&
397                             !WARN_ON_ONCE(!test_and_set_thread_flag(TIF_SVE)))
398                                 sve_user_enable();
399
400                         if (test_thread_flag(TIF_SVE))
401                                 sve_set_vq(sve_vq_from_vl(task_get_sve_vl(current)) - 1);
402
403                         restore_sve_regs = true;
404                         restore_ffr = true;
405                         break;
406                 default:
407                         /*
408                          * This indicates either a bug in
409                          * fpsimd_save() or memory corruption, we
410                          * should always record an explicit format
411                          * when we save. We always at least have the
412                          * memory allocated for FPSMID registers so
413                          * try that and hope for the best.
414                          */
415                         WARN_ON_ONCE(1);
416                         clear_thread_flag(TIF_SVE);
417                         break;
418                 }
419         }
420
421         /* Restore SME, override SVE register configuration if needed */
422         if (system_supports_sme()) {
423                 unsigned long sme_vl = task_get_sme_vl(current);
424
425                 /* Ensure VL is set up for restoring data */
426                 if (test_thread_flag(TIF_SME))
427                         sme_set_vq(sve_vq_from_vl(sme_vl) - 1);
428
429                 write_sysreg_s(current->thread.svcr, SYS_SVCR);
430
431                 if (thread_za_enabled(&current->thread))
432                         sme_load_state(current->thread.sme_state,
433                                        system_supports_sme2());
434
435                 if (thread_sm_enabled(&current->thread))
436                         restore_ffr = system_supports_fa64();
437         }
438
439         if (restore_sve_regs) {
440                 WARN_ON_ONCE(current->thread.fp_type != FP_STATE_SVE);
441                 sve_load_state(sve_pffr(&current->thread),
442                                &current->thread.uw.fpsimd_state.fpsr,
443                                restore_ffr);
444         } else {
445                 WARN_ON_ONCE(current->thread.fp_type != FP_STATE_FPSIMD);
446                 fpsimd_load_state(&current->thread.uw.fpsimd_state);
447         }
448 }
449
450 /*
451  * Ensure FPSIMD/SVE storage in memory for the loaded context is up to
452  * date with respect to the CPU registers. Note carefully that the
453  * current context is the context last bound to the CPU stored in
454  * last, if KVM is involved this may be the guest VM context rather
455  * than the host thread for the VM pointed to by current. This means
456  * that we must always reference the state storage via last rather
457  * than via current, if we are saving KVM state then it will have
458  * ensured that the type of registers to save is set in last->to_save.
459  */
460 static void fpsimd_save(void)
461 {
462         struct cpu_fp_state const *last =
463                 this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
464         /* set by fpsimd_bind_task_to_cpu() or fpsimd_bind_state_to_cpu() */
465         bool save_sve_regs = false;
466         bool save_ffr;
467         unsigned int vl;
468
469         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
470         WARN_ON(!have_cpu_fpsimd_context());
471
472         if (test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE))
473                 return;
474
475         /*
476          * If a task is in a syscall the ABI allows us to only
477          * preserve the state shared with FPSIMD so don't bother
478          * saving the full SVE state in that case.
479          */
480         if ((last->to_save == FP_STATE_CURRENT && test_thread_flag(TIF_SVE) &&
481              !in_syscall(current_pt_regs())) ||
482             last->to_save == FP_STATE_SVE) {
483                 save_sve_regs = true;
484                 save_ffr = true;
485                 vl = last->sve_vl;
486         }
487
488         if (system_supports_sme()) {
489                 u64 *svcr = last->svcr;
490
491                 *svcr = read_sysreg_s(SYS_SVCR);
492
493                 if (*svcr & SVCR_ZA_MASK)
494                         sme_save_state(last->sme_state,
495                                        system_supports_sme2());
496
497                 /* If we are in streaming mode override regular SVE. */
498                 if (*svcr & SVCR_SM_MASK) {
499                         save_sve_regs = true;
500                         save_ffr = system_supports_fa64();
501                         vl = last->sme_vl;
502                 }
503         }
504
505         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_SVE) && save_sve_regs) {
506                 /* Get the configured VL from RDVL, will account for SM */
507                 if (WARN_ON(sve_get_vl() != vl)) {
508                         /*
509                          * Can't save the user regs, so current would
510                          * re-enter user with corrupt state.
511                          * There's no way to recover, so kill it:
512                          */
513                         force_signal_inject(SIGKILL, SI_KERNEL, 0, 0);
514                         return;
515                 }
516
517                 sve_save_state((char *)last->sve_state +
518                                         sve_ffr_offset(vl),
519                                &last->st->fpsr, save_ffr);
520                 *last->fp_type = FP_STATE_SVE;
521         } else {
522                 fpsimd_save_state(last->st);
523                 *last->fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
524         }
525 }
526
527 /*
528  * All vector length selection from userspace comes through here.
529  * We're on a slow path, so some sanity-checks are included.
530  * If things go wrong there's a bug somewhere, but try to fall back to a
531  * safe choice.
532  */
533 static unsigned int find_supported_vector_length(enum vec_type type,
534                                                  unsigned int vl)
535 {
536         struct vl_info *info = &vl_info[type];
537         int bit;
538         int max_vl = info->max_vl;
539
540         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(vl)))
541                 vl = info->min_vl;
542
543         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(max_vl)))
544                 max_vl = info->min_vl;
545
546         if (vl > max_vl)
547                 vl = max_vl;
548         if (vl < info->min_vl)
549                 vl = info->min_vl;
550
551         bit = find_next_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX,
552                             __vq_to_bit(sve_vq_from_vl(vl)));
553         return sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(bit));
554 }
555
556 #if defined(CONFIG_ARM64_SVE) && defined(CONFIG_SYSCTL)
557
558 static int vec_proc_do_default_vl(struct ctl_table *table, int write,
559                                   void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
560 {
561         struct vl_info *info = table->extra1;
562         enum vec_type type = info->type;
563         int ret;
564         int vl = get_default_vl(type);
565         struct ctl_table tmp_table = {
566                 .data = &vl,
567                 .maxlen = sizeof(vl),
568         };
569
570         ret = proc_dointvec(&tmp_table, write, buffer, lenp, ppos);
571         if (ret || !write)
572                 return ret;
573
574         /* Writing -1 has the special meaning "set to max": */
575         if (vl == -1)
576                 vl = info->max_vl;
577
578         if (!sve_vl_valid(vl))
579                 return -EINVAL;
580
581         set_default_vl(type, find_supported_vector_length(type, vl));
582         return 0;
583 }
584
585 static struct ctl_table sve_default_vl_table[] = {
586         {
587                 .procname       = "sve_default_vector_length",
588                 .mode           = 0644,
589                 .proc_handler   = vec_proc_do_default_vl,
590                 .extra1         = &vl_info[ARM64_VEC_SVE],
591         },
592         { }
593 };
594
595 static int __init sve_sysctl_init(void)
596 {
597         if (system_supports_sve())
598                 if (!register_sysctl("abi", sve_default_vl_table))
599                         return -EINVAL;
600
601         return 0;
602 }
603
604 #else /* ! (CONFIG_ARM64_SVE && CONFIG_SYSCTL) */
605 static int __init sve_sysctl_init(void) { return 0; }
606 #endif /* ! (CONFIG_ARM64_SVE && CONFIG_SYSCTL) */
607
608 #if defined(CONFIG_ARM64_SME) && defined(CONFIG_SYSCTL)
609 static struct ctl_table sme_default_vl_table[] = {
610         {
611                 .procname       = "sme_default_vector_length",
612                 .mode           = 0644,
613                 .proc_handler   = vec_proc_do_default_vl,
614                 .extra1         = &vl_info[ARM64_VEC_SME],
615         },
616         { }
617 };
618
619 static int __init sme_sysctl_init(void)
620 {
621         if (system_supports_sme())
622                 if (!register_sysctl("abi", sme_default_vl_table))
623                         return -EINVAL;
624
625         return 0;
626 }
627
628 #else /* ! (CONFIG_ARM64_SME && CONFIG_SYSCTL) */
629 static int __init sme_sysctl_init(void) { return 0; }
630 #endif /* ! (CONFIG_ARM64_SME && CONFIG_SYSCTL) */
631
632 #define ZREG(sve_state, vq, n) ((char *)(sve_state) +           \
633         (SVE_SIG_ZREG_OFFSET(vq, n) - SVE_SIG_REGS_OFFSET))
634
635 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
636 static __uint128_t arm64_cpu_to_le128(__uint128_t x)
637 {
638         u64 a = swab64(x);
639         u64 b = swab64(x >> 64);
640
641         return ((__uint128_t)a << 64) | b;
642 }
643 #else
644 static __uint128_t arm64_cpu_to_le128(__uint128_t x)
645 {
646         return x;
647 }
648 #endif
649
650 #define arm64_le128_to_cpu(x) arm64_cpu_to_le128(x)
651
652 static void __fpsimd_to_sve(void *sst, struct user_fpsimd_state const *fst,
653                             unsigned int vq)
654 {
655         unsigned int i;
656         __uint128_t *p;
657
658         for (i = 0; i < SVE_NUM_ZREGS; ++i) {
659                 p = (__uint128_t *)ZREG(sst, vq, i);
660                 *p = arm64_cpu_to_le128(fst->vregs[i]);
661         }
662 }
663
664 /*
665  * Transfer the FPSIMD state in task->thread.uw.fpsimd_state to
666  * task->thread.sve_state.
667  *
668  * Task can be a non-runnable task, or current.  In the latter case,
669  * the caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
670  * this function.
671  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
672  * bytes of allocated kernel memory.
673  * task->thread.uw.fpsimd_state must be up to date before calling this
674  * function.
675  */
676 static void fpsimd_to_sve(struct task_struct *task)
677 {
678         unsigned int vq;
679         void *sst = task->thread.sve_state;
680         struct user_fpsimd_state const *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
681
682         if (!system_supports_sve() && !system_supports_sme())
683                 return;
684
685         vq = sve_vq_from_vl(thread_get_cur_vl(&task->thread));
686         __fpsimd_to_sve(sst, fst, vq);
687 }
688
689 /*
690  * Transfer the SVE state in task->thread.sve_state to
691  * task->thread.uw.fpsimd_state.
692  *
693  * Task can be a non-runnable task, or current.  In the latter case,
694  * the caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
695  * this function.
696  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
697  * bytes of allocated kernel memory.
698  * task->thread.sve_state must be up to date before calling this function.
699  */
700 static void sve_to_fpsimd(struct task_struct *task)
701 {
702         unsigned int vq, vl;
703         void const *sst = task->thread.sve_state;
704         struct user_fpsimd_state *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
705         unsigned int i;
706         __uint128_t const *p;
707
708         if (!system_supports_sve() && !system_supports_sme())
709                 return;
710
711         vl = thread_get_cur_vl(&task->thread);
712         vq = sve_vq_from_vl(vl);
713         for (i = 0; i < SVE_NUM_ZREGS; ++i) {
714                 p = (__uint128_t const *)ZREG(sst, vq, i);
715                 fst->vregs[i] = arm64_le128_to_cpu(*p);
716         }
717 }
718
719 #ifdef CONFIG_ARM64_SVE
720 /*
721  * Call __sve_free() directly only if you know task can't be scheduled
722  * or preempted.
723  */
724 static void __sve_free(struct task_struct *task)
725 {
726         kfree(task->thread.sve_state);
727         task->thread.sve_state = NULL;
728 }
729
730 static void sve_free(struct task_struct *task)
731 {
732         WARN_ON(test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE));
733
734         __sve_free(task);
735 }
736
737 /*
738  * Return how many bytes of memory are required to store the full SVE
739  * state for task, given task's currently configured vector length.
740  */
741 size_t sve_state_size(struct task_struct const *task)
742 {
743         unsigned int vl = 0;
744
745         if (system_supports_sve())
746                 vl = task_get_sve_vl(task);
747         if (system_supports_sme())
748                 vl = max(vl, task_get_sme_vl(task));
749
750         return SVE_SIG_REGS_SIZE(sve_vq_from_vl(vl));
751 }
752
753 /*
754  * Ensure that task->thread.sve_state is allocated and sufficiently large.
755  *
756  * This function should be used only in preparation for replacing
757  * task->thread.sve_state with new data.  The memory is always zeroed
758  * here to prevent stale data from showing through: this is done in
759  * the interest of testability and predictability: except in the
760  * do_sve_acc() case, there is no ABI requirement to hide stale data
761  * written previously be task.
762  */
763 void sve_alloc(struct task_struct *task, bool flush)
764 {
765         if (task->thread.sve_state) {
766                 if (flush)
767                         memset(task->thread.sve_state, 0,
768                                sve_state_size(task));
769                 return;
770         }
771
772         /* This is a small allocation (maximum ~8KB) and Should Not Fail. */
773         task->thread.sve_state =
774                 kzalloc(sve_state_size(task), GFP_KERNEL);
775 }
776
777
778 /*
779  * Force the FPSIMD state shared with SVE to be updated in the SVE state
780  * even if the SVE state is the current active state.
781  *
782  * This should only be called by ptrace.  task must be non-runnable.
783  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
784  * bytes of allocated kernel memory.
785  */
786 void fpsimd_force_sync_to_sve(struct task_struct *task)
787 {
788         fpsimd_to_sve(task);
789 }
790
791 /*
792  * Ensure that task->thread.sve_state is up to date with respect to
793  * the user task, irrespective of when SVE is in use or not.
794  *
795  * This should only be called by ptrace.  task must be non-runnable.
796  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
797  * bytes of allocated kernel memory.
798  */
799 void fpsimd_sync_to_sve(struct task_struct *task)
800 {
801         if (!test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE) &&
802             !thread_sm_enabled(&task->thread))
803                 fpsimd_to_sve(task);
804 }
805
806 /*
807  * Ensure that task->thread.uw.fpsimd_state is up to date with respect to
808  * the user task, irrespective of whether SVE is in use or not.
809  *
810  * This should only be called by ptrace.  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  */
814 void sve_sync_to_fpsimd(struct task_struct *task)
815 {
816         if (task->thread.fp_type == FP_STATE_SVE)
817                 sve_to_fpsimd(task);
818 }
819
820 /*
821  * Ensure that task->thread.sve_state is up to date with respect to
822  * the task->thread.uw.fpsimd_state.
823  *
824  * This should only be called by ptrace to merge new FPSIMD register
825  * values into a task for which SVE is currently active.
826  * task must be non-runnable.
827  * task->thread.sve_state must point to at least sve_state_size(task)
828  * bytes of allocated kernel memory.
829  * task->thread.uw.fpsimd_state must already have been initialised with
830  * the new FPSIMD register values to be merged in.
831  */
832 void sve_sync_from_fpsimd_zeropad(struct task_struct *task)
833 {
834         unsigned int vq;
835         void *sst = task->thread.sve_state;
836         struct user_fpsimd_state const *fst = &task->thread.uw.fpsimd_state;
837
838         if (!test_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE))
839                 return;
840
841         vq = sve_vq_from_vl(thread_get_cur_vl(&task->thread));
842
843         memset(sst, 0, SVE_SIG_REGS_SIZE(vq));
844         __fpsimd_to_sve(sst, fst, vq);
845 }
846
847 int vec_set_vector_length(struct task_struct *task, enum vec_type type,
848                           unsigned long vl, unsigned long flags)
849 {
850         bool free_sme = false;
851
852         if (flags & ~(unsigned long)(PR_SVE_VL_INHERIT |
853                                      PR_SVE_SET_VL_ONEXEC))
854                 return -EINVAL;
855
856         if (!sve_vl_valid(vl))
857                 return -EINVAL;
858
859         /*
860          * Clamp to the maximum vector length that VL-agnostic code
861          * can work with.  A flag may be assigned in the future to
862          * allow setting of larger vector lengths without confusing
863          * older software.
864          */
865         if (vl > VL_ARCH_MAX)
866                 vl = VL_ARCH_MAX;
867
868         vl = find_supported_vector_length(type, vl);
869
870         if (flags & (PR_SVE_VL_INHERIT |
871                      PR_SVE_SET_VL_ONEXEC))
872                 task_set_vl_onexec(task, type, vl);
873         else
874                 /* Reset VL to system default on next exec: */
875                 task_set_vl_onexec(task, type, 0);
876
877         /* Only actually set the VL if not deferred: */
878         if (flags & PR_SVE_SET_VL_ONEXEC)
879                 goto out;
880
881         if (vl == task_get_vl(task, type))
882                 goto out;
883
884         /*
885          * To ensure the FPSIMD bits of the SVE vector registers are preserved,
886          * write any live register state back to task_struct, and convert to a
887          * regular FPSIMD thread.
888          */
889         if (task == current) {
890                 get_cpu_fpsimd_context();
891
892                 fpsimd_save();
893         }
894
895         fpsimd_flush_task_state(task);
896         if (test_and_clear_tsk_thread_flag(task, TIF_SVE) ||
897             thread_sm_enabled(&task->thread)) {
898                 sve_to_fpsimd(task);
899                 task->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
900         }
901
902         if (system_supports_sme()) {
903                 if (type == ARM64_VEC_SME ||
904                     !(task->thread.svcr & (SVCR_SM_MASK | SVCR_ZA_MASK))) {
905                         /*
906                          * We are changing the SME VL or weren't using
907                          * SME anyway, discard the state and force a
908                          * reallocation.
909                          */
910                         task->thread.svcr &= ~(SVCR_SM_MASK |
911                                                SVCR_ZA_MASK);
912                         clear_tsk_thread_flag(task, TIF_SME);
913                         free_sme = true;
914                 }
915         }
916
917         if (task == current)
918                 put_cpu_fpsimd_context();
919
920         task_set_vl(task, type, vl);
921
922         /*
923          * Free the changed states if they are not in use, SME will be
924          * reallocated to the correct size on next use and we just
925          * allocate SVE now in case it is needed for use in streaming
926          * mode.
927          */
928         if (system_supports_sve()) {
929                 sve_free(task);
930                 sve_alloc(task, true);
931         }
932
933         if (free_sme)
934                 sme_free(task);
935
936 out:
937         update_tsk_thread_flag(task, vec_vl_inherit_flag(type),
938                                flags & PR_SVE_VL_INHERIT);
939
940         return 0;
941 }
942
943 /*
944  * Encode the current vector length and flags for return.
945  * This is only required for prctl(): ptrace has separate fields.
946  * SVE and SME use the same bits for _ONEXEC and _INHERIT.
947  *
948  * flags are as for vec_set_vector_length().
949  */
950 static int vec_prctl_status(enum vec_type type, unsigned long flags)
951 {
952         int ret;
953
954         if (flags & PR_SVE_SET_VL_ONEXEC)
955                 ret = task_get_vl_onexec(current, type);
956         else
957                 ret = task_get_vl(current, type);
958
959         if (test_thread_flag(vec_vl_inherit_flag(type)))
960                 ret |= PR_SVE_VL_INHERIT;
961
962         return ret;
963 }
964
965 /* PR_SVE_SET_VL */
966 int sve_set_current_vl(unsigned long arg)
967 {
968         unsigned long vl, flags;
969         int ret;
970
971         vl = arg & PR_SVE_VL_LEN_MASK;
972         flags = arg & ~vl;
973
974         if (!system_supports_sve() || is_compat_task())
975                 return -EINVAL;
976
977         ret = vec_set_vector_length(current, ARM64_VEC_SVE, vl, flags);
978         if (ret)
979                 return ret;
980
981         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SVE, flags);
982 }
983
984 /* PR_SVE_GET_VL */
985 int sve_get_current_vl(void)
986 {
987         if (!system_supports_sve() || is_compat_task())
988                 return -EINVAL;
989
990         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SVE, 0);
991 }
992
993 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
994 /* PR_SME_SET_VL */
995 int sme_set_current_vl(unsigned long arg)
996 {
997         unsigned long vl, flags;
998         int ret;
999
1000         vl = arg & PR_SME_VL_LEN_MASK;
1001         flags = arg & ~vl;
1002
1003         if (!system_supports_sme() || is_compat_task())
1004                 return -EINVAL;
1005
1006         ret = vec_set_vector_length(current, ARM64_VEC_SME, vl, flags);
1007         if (ret)
1008                 return ret;
1009
1010         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SME, flags);
1011 }
1012
1013 /* PR_SME_GET_VL */
1014 int sme_get_current_vl(void)
1015 {
1016         if (!system_supports_sme() || is_compat_task())
1017                 return -EINVAL;
1018
1019         return vec_prctl_status(ARM64_VEC_SME, 0);
1020 }
1021 #endif /* CONFIG_ARM64_SME */
1022
1023 static void vec_probe_vqs(struct vl_info *info,
1024                           DECLARE_BITMAP(map, SVE_VQ_MAX))
1025 {
1026         unsigned int vq, vl;
1027
1028         bitmap_zero(map, SVE_VQ_MAX);
1029
1030         for (vq = SVE_VQ_MAX; vq >= SVE_VQ_MIN; --vq) {
1031                 write_vl(info->type, vq - 1); /* self-syncing */
1032
1033                 switch (info->type) {
1034                 case ARM64_VEC_SVE:
1035                         vl = sve_get_vl();
1036                         break;
1037                 case ARM64_VEC_SME:
1038                         vl = sme_get_vl();
1039                         break;
1040                 default:
1041                         vl = 0;
1042                         break;
1043                 }
1044
1045                 /* Minimum VL identified? */
1046                 if (sve_vq_from_vl(vl) > vq)
1047                         break;
1048
1049                 vq = sve_vq_from_vl(vl); /* skip intervening lengths */
1050                 set_bit(__vq_to_bit(vq), map);
1051         }
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Initialise the set of known supported VQs for the boot CPU.
1056  * This is called during kernel boot, before secondary CPUs are brought up.
1057  */
1058 void __init vec_init_vq_map(enum vec_type type)
1059 {
1060         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1061         vec_probe_vqs(info, info->vq_map);
1062         bitmap_copy(info->vq_partial_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * If we haven't committed to the set of supported VQs yet, filter out
1067  * those not supported by the current CPU.
1068  * This function is called during the bring-up of early secondary CPUs only.
1069  */
1070 void vec_update_vq_map(enum vec_type type)
1071 {
1072         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1073         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1074
1075         vec_probe_vqs(info, tmp_map);
1076         bitmap_and(info->vq_map, info->vq_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1077         bitmap_or(info->vq_partial_map, info->vq_partial_map, tmp_map,
1078                   SVE_VQ_MAX);
1079 }
1080
1081 /*
1082  * Check whether the current CPU supports all VQs in the committed set.
1083  * This function is called during the bring-up of late secondary CPUs only.
1084  */
1085 int vec_verify_vq_map(enum vec_type type)
1086 {
1087         struct vl_info *info = &vl_info[type];
1088         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1089         unsigned long b;
1090
1091         vec_probe_vqs(info, tmp_map);
1092
1093         bitmap_complement(tmp_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1094         if (bitmap_intersects(tmp_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX)) {
1095                 pr_warn("%s: cpu%d: Required vector length(s) missing\n",
1096                         info->name, smp_processor_id());
1097                 return -EINVAL;
1098         }
1099
1100         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KVM) || !is_hyp_mode_available())
1101                 return 0;
1102
1103         /*
1104          * For KVM, it is necessary to ensure that this CPU doesn't
1105          * support any vector length that guests may have probed as
1106          * unsupported.
1107          */
1108
1109         /* Recover the set of supported VQs: */
1110         bitmap_complement(tmp_map, tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1111         /* Find VQs supported that are not globally supported: */
1112         bitmap_andnot(tmp_map, tmp_map, info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1113
1114         /* Find the lowest such VQ, if any: */
1115         b = find_last_bit(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1116         if (b >= SVE_VQ_MAX)
1117                 return 0; /* no mismatches */
1118
1119         /*
1120          * Mismatches above sve_max_virtualisable_vl are fine, since
1121          * no guest is allowed to configure ZCR_EL2.LEN to exceed this:
1122          */
1123         if (sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(b)) <= info->max_virtualisable_vl) {
1124                 pr_warn("%s: cpu%d: Unsupported vector length(s) present\n",
1125                         info->name, smp_processor_id());
1126                 return -EINVAL;
1127         }
1128
1129         return 0;
1130 }
1131
1132 static void __init sve_efi_setup(void)
1133 {
1134         int max_vl = 0;
1135         int i;
1136
1137         if (!IS_ENABLED(CONFIG_EFI))
1138                 return;
1139
1140         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vl_info); i++)
1141                 max_vl = max(vl_info[i].max_vl, max_vl);
1142
1143         /*
1144          * alloc_percpu() warns and prints a backtrace if this goes wrong.
1145          * This is evidence of a crippled system and we are returning void,
1146          * so no attempt is made to handle this situation here.
1147          */
1148         if (!sve_vl_valid(max_vl))
1149                 goto fail;
1150
1151         efi_sve_state = __alloc_percpu(
1152                 SVE_SIG_REGS_SIZE(sve_vq_from_vl(max_vl)), SVE_VQ_BYTES);
1153         if (!efi_sve_state)
1154                 goto fail;
1155
1156         return;
1157
1158 fail:
1159         panic("Cannot allocate percpu memory for EFI SVE save/restore");
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Enable SVE for EL1.
1164  * Intended for use by the cpufeatures code during CPU boot.
1165  */
1166 void sve_kernel_enable(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1167 {
1168         write_sysreg(read_sysreg(CPACR_EL1) | CPACR_EL1_ZEN_EL1EN, CPACR_EL1);
1169         isb();
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Read the pseudo-ZCR used by cpufeatures to identify the supported SVE
1174  * vector length.
1175  *
1176  * Use only if SVE is present.
1177  * This function clobbers the SVE vector length.
1178  */
1179 u64 read_zcr_features(void)
1180 {
1181         u64 zcr;
1182         unsigned int vq_max;
1183
1184         /*
1185          * Set the maximum possible VL, and write zeroes to all other
1186          * bits to see if they stick.
1187          */
1188         sve_kernel_enable(NULL);
1189         write_sysreg_s(ZCR_ELx_LEN_MASK, SYS_ZCR_EL1);
1190
1191         zcr = read_sysreg_s(SYS_ZCR_EL1);
1192         zcr &= ~(u64)ZCR_ELx_LEN_MASK; /* find sticky 1s outside LEN field */
1193         vq_max = sve_vq_from_vl(sve_get_vl());
1194         zcr |= vq_max - 1; /* set LEN field to maximum effective value */
1195
1196         return zcr;
1197 }
1198
1199 void __init sve_setup(void)
1200 {
1201         struct vl_info *info = &vl_info[ARM64_VEC_SVE];
1202         u64 zcr;
1203         DECLARE_BITMAP(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1204         unsigned long b;
1205
1206         if (!system_supports_sve())
1207                 return;
1208
1209         /*
1210          * The SVE architecture mandates support for 128-bit vectors,
1211          * so sve_vq_map must have at least SVE_VQ_MIN set.
1212          * If something went wrong, at least try to patch it up:
1213          */
1214         if (WARN_ON(!test_bit(__vq_to_bit(SVE_VQ_MIN), info->vq_map)))
1215                 set_bit(__vq_to_bit(SVE_VQ_MIN), info->vq_map);
1216
1217         zcr = read_sanitised_ftr_reg(SYS_ZCR_EL1);
1218         info->max_vl = sve_vl_from_vq((zcr & ZCR_ELx_LEN_MASK) + 1);
1219
1220         /*
1221          * Sanity-check that the max VL we determined through CPU features
1222          * corresponds properly to sve_vq_map.  If not, do our best:
1223          */
1224         if (WARN_ON(info->max_vl != find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SVE,
1225                                                                  info->max_vl)))
1226                 info->max_vl = find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SVE,
1227                                                             info->max_vl);
1228
1229         /*
1230          * For the default VL, pick the maximum supported value <= 64.
1231          * VL == 64 is guaranteed not to grow the signal frame.
1232          */
1233         set_sve_default_vl(find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SVE, 64));
1234
1235         bitmap_andnot(tmp_map, info->vq_partial_map, info->vq_map,
1236                       SVE_VQ_MAX);
1237
1238         b = find_last_bit(tmp_map, SVE_VQ_MAX);
1239         if (b >= SVE_VQ_MAX)
1240                 /* No non-virtualisable VLs found */
1241                 info->max_virtualisable_vl = SVE_VQ_MAX;
1242         else if (WARN_ON(b == SVE_VQ_MAX - 1))
1243                 /* No virtualisable VLs?  This is architecturally forbidden. */
1244                 info->max_virtualisable_vl = SVE_VQ_MIN;
1245         else /* b + 1 < SVE_VQ_MAX */
1246                 info->max_virtualisable_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(b + 1));
1247
1248         if (info->max_virtualisable_vl > info->max_vl)
1249                 info->max_virtualisable_vl = info->max_vl;
1250
1251         pr_info("%s: maximum available vector length %u bytes per vector\n",
1252                 info->name, info->max_vl);
1253         pr_info("%s: default vector length %u bytes per vector\n",
1254                 info->name, get_sve_default_vl());
1255
1256         /* KVM decides whether to support mismatched systems. Just warn here: */
1257         if (sve_max_virtualisable_vl() < sve_max_vl())
1258                 pr_warn("%s: unvirtualisable vector lengths present\n",
1259                         info->name);
1260
1261         sve_efi_setup();
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Called from the put_task_struct() path, which cannot get here
1266  * unless dead_task is really dead and not schedulable.
1267  */
1268 void fpsimd_release_task(struct task_struct *dead_task)
1269 {
1270         __sve_free(dead_task);
1271         sme_free(dead_task);
1272 }
1273
1274 #endif /* CONFIG_ARM64_SVE */
1275
1276 #ifdef CONFIG_ARM64_SME
1277
1278 /*
1279  * Ensure that task->thread.sme_state is allocated and sufficiently large.
1280  *
1281  * This function should be used only in preparation for replacing
1282  * task->thread.sme_state with new data.  The memory is always zeroed
1283  * here to prevent stale data from showing through: this is done in
1284  * the interest of testability and predictability, the architecture
1285  * guarantees that when ZA is enabled it will be zeroed.
1286  */
1287 void sme_alloc(struct task_struct *task)
1288 {
1289         if (task->thread.sme_state) {
1290                 memset(task->thread.sme_state, 0, sme_state_size(task));
1291                 return;
1292         }
1293
1294         /* This could potentially be up to 64K. */
1295         task->thread.sme_state =
1296                 kzalloc(sme_state_size(task), GFP_KERNEL);
1297 }
1298
1299 static void sme_free(struct task_struct *task)
1300 {
1301         kfree(task->thread.sme_state);
1302         task->thread.sme_state = NULL;
1303 }
1304
1305 void sme_kernel_enable(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1306 {
1307         /* Set priority for all PEs to architecturally defined minimum */
1308         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMPRI_EL1) & ~SMPRI_EL1_PRIORITY_MASK,
1309                        SYS_SMPRI_EL1);
1310
1311         /* Allow SME in kernel */
1312         write_sysreg(read_sysreg(CPACR_EL1) | CPACR_EL1_SMEN_EL1EN, CPACR_EL1);
1313         isb();
1314
1315         /* Allow EL0 to access TPIDR2 */
1316         write_sysreg(read_sysreg(SCTLR_EL1) | SCTLR_ELx_ENTP2, SCTLR_EL1);
1317         isb();
1318 }
1319
1320 /*
1321  * This must be called after sme_kernel_enable(), we rely on the
1322  * feature table being sorted to ensure this.
1323  */
1324 void sme2_kernel_enable(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1325 {
1326         /* Allow use of ZT0 */
1327         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1) | SMCR_ELx_EZT0_MASK,
1328                        SYS_SMCR_EL1);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * This must be called after sme_kernel_enable(), we rely on the
1333  * feature table being sorted to ensure this.
1334  */
1335 void fa64_kernel_enable(const struct arm64_cpu_capabilities *__always_unused p)
1336 {
1337         /* Allow use of FA64 */
1338         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1) | SMCR_ELx_FA64_MASK,
1339                        SYS_SMCR_EL1);
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Read the pseudo-SMCR used by cpufeatures to identify the supported
1344  * vector length.
1345  *
1346  * Use only if SME is present.
1347  * This function clobbers the SME vector length.
1348  */
1349 u64 read_smcr_features(void)
1350 {
1351         u64 smcr;
1352         unsigned int vq_max;
1353
1354         sme_kernel_enable(NULL);
1355
1356         /*
1357          * Set the maximum possible VL.
1358          */
1359         write_sysreg_s(read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1) | SMCR_ELx_LEN_MASK,
1360                        SYS_SMCR_EL1);
1361
1362         smcr = read_sysreg_s(SYS_SMCR_EL1);
1363         smcr &= ~(u64)SMCR_ELx_LEN_MASK; /* Only the LEN field */
1364         vq_max = sve_vq_from_vl(sme_get_vl());
1365         smcr |= vq_max - 1; /* set LEN field to maximum effective value */
1366
1367         return smcr;
1368 }
1369
1370 void __init sme_setup(void)
1371 {
1372         struct vl_info *info = &vl_info[ARM64_VEC_SME];
1373         u64 smcr;
1374         int min_bit;
1375
1376         if (!system_supports_sme())
1377                 return;
1378
1379         /*
1380          * SME doesn't require any particular vector length be
1381          * supported but it does require at least one.  We should have
1382          * disabled the feature entirely while bringing up CPUs but
1383          * let's double check here.
1384          */
1385         WARN_ON(bitmap_empty(info->vq_map, SVE_VQ_MAX));
1386
1387         min_bit = find_last_bit(info->vq_map, SVE_VQ_MAX);
1388         info->min_vl = sve_vl_from_vq(__bit_to_vq(min_bit));
1389
1390         smcr = read_sanitised_ftr_reg(SYS_SMCR_EL1);
1391         info->max_vl = sve_vl_from_vq((smcr & SMCR_ELx_LEN_MASK) + 1);
1392
1393         /*
1394          * Sanity-check that the max VL we determined through CPU features
1395          * corresponds properly to sme_vq_map.  If not, do our best:
1396          */
1397         if (WARN_ON(info->max_vl != find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SME,
1398                                                                  info->max_vl)))
1399                 info->max_vl = find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SME,
1400                                                             info->max_vl);
1401
1402         WARN_ON(info->min_vl > info->max_vl);
1403
1404         /*
1405          * For the default VL, pick the maximum supported value <= 32
1406          * (256 bits) if there is one since this is guaranteed not to
1407          * grow the signal frame when in streaming mode, otherwise the
1408          * minimum available VL will be used.
1409          */
1410         set_sme_default_vl(find_supported_vector_length(ARM64_VEC_SME, 32));
1411
1412         pr_info("SME: minimum available vector length %u bytes per vector\n",
1413                 info->min_vl);
1414         pr_info("SME: maximum available vector length %u bytes per vector\n",
1415                 info->max_vl);
1416         pr_info("SME: default vector length %u bytes per vector\n",
1417                 get_sme_default_vl());
1418 }
1419
1420 #endif /* CONFIG_ARM64_SME */
1421
1422 static void sve_init_regs(void)
1423 {
1424         /*
1425          * Convert the FPSIMD state to SVE, zeroing all the state that
1426          * is not shared with FPSIMD. If (as is likely) the current
1427          * state is live in the registers then do this there and
1428          * update our metadata for the current task including
1429          * disabling the trap, otherwise update our in-memory copy.
1430          * We are guaranteed to not be in streaming mode, we can only
1431          * take a SVE trap when not in streaming mode and we can't be
1432          * in streaming mode when taking a SME trap.
1433          */
1434         if (!test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1435                 unsigned long vq_minus_one =
1436                         sve_vq_from_vl(task_get_sve_vl(current)) - 1;
1437                 sve_set_vq(vq_minus_one);
1438                 sve_flush_live(true, vq_minus_one);
1439                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1440         } else {
1441                 fpsimd_to_sve(current);
1442                 current->thread.fp_type = FP_STATE_SVE;
1443         }
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Trapped SVE access
1448  *
1449  * Storage is allocated for the full SVE state, the current FPSIMD
1450  * register contents are migrated across, and the access trap is
1451  * disabled.
1452  *
1453  * TIF_SVE should be clear on entry: otherwise, fpsimd_restore_current_state()
1454  * would have disabled the SVE access trap for userspace during
1455  * ret_to_user, making an SVE access trap impossible in that case.
1456  */
1457 void do_sve_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1458 {
1459         /* Even if we chose not to use SVE, the hardware could still trap: */
1460         if (unlikely(!system_supports_sve()) || WARN_ON(is_compat_task())) {
1461                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1462                 return;
1463         }
1464
1465         sve_alloc(current, true);
1466         if (!current->thread.sve_state) {
1467                 force_sig(SIGKILL);
1468                 return;
1469         }
1470
1471         get_cpu_fpsimd_context();
1472
1473         if (test_and_set_thread_flag(TIF_SVE))
1474                 WARN_ON(1); /* SVE access shouldn't have trapped */
1475
1476         /*
1477          * Even if the task can have used streaming mode we can only
1478          * generate SVE access traps in normal SVE mode and
1479          * transitioning out of streaming mode may discard any
1480          * streaming mode state.  Always clear the high bits to avoid
1481          * any potential errors tracking what is properly initialised.
1482          */
1483         sve_init_regs();
1484
1485         put_cpu_fpsimd_context();
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Trapped SME access
1490  *
1491  * Storage is allocated for the full SVE and SME state, the current
1492  * FPSIMD register contents are migrated to SVE if SVE is not already
1493  * active, and the access trap is disabled.
1494  *
1495  * TIF_SME should be clear on entry: otherwise, fpsimd_restore_current_state()
1496  * would have disabled the SME access trap for userspace during
1497  * ret_to_user, making an SME access trap impossible in that case.
1498  */
1499 void do_sme_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1500 {
1501         /* Even if we chose not to use SME, the hardware could still trap: */
1502         if (unlikely(!system_supports_sme()) || WARN_ON(is_compat_task())) {
1503                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1504                 return;
1505         }
1506
1507         /*
1508          * If this not a trap due to SME being disabled then something
1509          * is being used in the wrong mode, report as SIGILL.
1510          */
1511         if (ESR_ELx_ISS(esr) != ESR_ELx_SME_ISS_SME_DISABLED) {
1512                 force_signal_inject(SIGILL, ILL_ILLOPC, regs->pc, 0);
1513                 return;
1514         }
1515
1516         sve_alloc(current, false);
1517         sme_alloc(current);
1518         if (!current->thread.sve_state || !current->thread.sme_state) {
1519                 force_sig(SIGKILL);
1520                 return;
1521         }
1522
1523         get_cpu_fpsimd_context();
1524
1525         /* With TIF_SME userspace shouldn't generate any traps */
1526         if (test_and_set_thread_flag(TIF_SME))
1527                 WARN_ON(1);
1528
1529         if (!test_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1530                 unsigned long vq_minus_one =
1531                         sve_vq_from_vl(task_get_sme_vl(current)) - 1;
1532                 sme_set_vq(vq_minus_one);
1533
1534                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1535         }
1536
1537         put_cpu_fpsimd_context();
1538 }
1539
1540 /*
1541  * Trapped FP/ASIMD access.
1542  */
1543 void do_fpsimd_acc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1544 {
1545         /* TODO: implement lazy context saving/restoring */
1546         WARN_ON(1);
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Raise a SIGFPE for the current process.
1551  */
1552 void do_fpsimd_exc(unsigned long esr, struct pt_regs *regs)
1553 {
1554         unsigned int si_code = FPE_FLTUNK;
1555
1556         if (esr & ESR_ELx_FP_EXC_TFV) {
1557                 if (esr & FPEXC_IOF)
1558                         si_code = FPE_FLTINV;
1559                 else if (esr & FPEXC_DZF)
1560                         si_code = FPE_FLTDIV;
1561                 else if (esr & FPEXC_OFF)
1562                         si_code = FPE_FLTOVF;
1563                 else if (esr & FPEXC_UFF)
1564                         si_code = FPE_FLTUND;
1565                 else if (esr & FPEXC_IXF)
1566                         si_code = FPE_FLTRES;
1567         }
1568
1569         send_sig_fault(SIGFPE, si_code,
1570                        (void __user *)instruction_pointer(regs),
1571                        current);
1572 }
1573
1574 void fpsimd_thread_switch(struct task_struct *next)
1575 {
1576         bool wrong_task, wrong_cpu;
1577
1578         if (!system_supports_fpsimd())
1579                 return;
1580
1581         __get_cpu_fpsimd_context();
1582
1583         /* Save unsaved fpsimd state, if any: */
1584         fpsimd_save();
1585
1586         /*
1587          * Fix up TIF_FOREIGN_FPSTATE to correctly describe next's
1588          * state.  For kernel threads, FPSIMD registers are never loaded
1589          * and wrong_task and wrong_cpu will always be true.
1590          */
1591         wrong_task = __this_cpu_read(fpsimd_last_state.st) !=
1592                                         &next->thread.uw.fpsimd_state;
1593         wrong_cpu = next->thread.fpsimd_cpu != smp_processor_id();
1594
1595         update_tsk_thread_flag(next, TIF_FOREIGN_FPSTATE,
1596                                wrong_task || wrong_cpu);
1597
1598         __put_cpu_fpsimd_context();
1599 }
1600
1601 static void fpsimd_flush_thread_vl(enum vec_type type)
1602 {
1603         int vl, supported_vl;
1604
1605         /*
1606          * Reset the task vector length as required.  This is where we
1607          * ensure that all user tasks have a valid vector length
1608          * configured: no kernel task can become a user task without
1609          * an exec and hence a call to this function.  By the time the
1610          * first call to this function is made, all early hardware
1611          * probing is complete, so __sve_default_vl should be valid.
1612          * If a bug causes this to go wrong, we make some noise and
1613          * try to fudge thread.sve_vl to a safe value here.
1614          */
1615         vl = task_get_vl_onexec(current, type);
1616         if (!vl)
1617                 vl = get_default_vl(type);
1618
1619         if (WARN_ON(!sve_vl_valid(vl)))
1620                 vl = vl_info[type].min_vl;
1621
1622         supported_vl = find_supported_vector_length(type, vl);
1623         if (WARN_ON(supported_vl != vl))
1624                 vl = supported_vl;
1625
1626         task_set_vl(current, type, vl);
1627
1628         /*
1629          * If the task is not set to inherit, ensure that the vector
1630          * length will be reset by a subsequent exec:
1631          */
1632         if (!test_thread_flag(vec_vl_inherit_flag(type)))
1633                 task_set_vl_onexec(current, type, 0);
1634 }
1635
1636 void fpsimd_flush_thread(void)
1637 {
1638         void *sve_state = NULL;
1639         void *sme_state = NULL;
1640
1641         if (!system_supports_fpsimd())
1642                 return;
1643
1644         get_cpu_fpsimd_context();
1645
1646         fpsimd_flush_task_state(current);
1647         memset(&current->thread.uw.fpsimd_state, 0,
1648                sizeof(current->thread.uw.fpsimd_state));
1649
1650         if (system_supports_sve()) {
1651                 clear_thread_flag(TIF_SVE);
1652
1653                 /* Defer kfree() while in atomic context */
1654                 sve_state = current->thread.sve_state;
1655                 current->thread.sve_state = NULL;
1656
1657                 fpsimd_flush_thread_vl(ARM64_VEC_SVE);
1658         }
1659
1660         if (system_supports_sme()) {
1661                 clear_thread_flag(TIF_SME);
1662
1663                 /* Defer kfree() while in atomic context */
1664                 sme_state = current->thread.sme_state;
1665                 current->thread.sme_state = NULL;
1666
1667                 fpsimd_flush_thread_vl(ARM64_VEC_SME);
1668                 current->thread.svcr = 0;
1669         }
1670
1671         current->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
1672
1673         put_cpu_fpsimd_context();
1674         kfree(sve_state);
1675         kfree(sme_state);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Save the userland FPSIMD state of 'current' to memory, but only if the state
1680  * currently held in the registers does in fact belong to 'current'
1681  */
1682 void fpsimd_preserve_current_state(void)
1683 {
1684         if (!system_supports_fpsimd())
1685                 return;
1686
1687         get_cpu_fpsimd_context();
1688         fpsimd_save();
1689         put_cpu_fpsimd_context();
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Like fpsimd_preserve_current_state(), but ensure that
1694  * current->thread.uw.fpsimd_state is updated so that it can be copied to
1695  * the signal frame.
1696  */
1697 void fpsimd_signal_preserve_current_state(void)
1698 {
1699         fpsimd_preserve_current_state();
1700         if (test_thread_flag(TIF_SVE))
1701                 sve_to_fpsimd(current);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Called by KVM when entering the guest.
1706  */
1707 void fpsimd_kvm_prepare(void)
1708 {
1709         if (!system_supports_sve())
1710                 return;
1711
1712         /*
1713          * KVM does not save host SVE state since we can only enter
1714          * the guest from a syscall so the ABI means that only the
1715          * non-saved SVE state needs to be saved.  If we have left
1716          * SVE enabled for performance reasons then update the task
1717          * state to be FPSIMD only.
1718          */
1719         get_cpu_fpsimd_context();
1720
1721         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_SVE)) {
1722                 sve_to_fpsimd(current);
1723                 current->thread.fp_type = FP_STATE_FPSIMD;
1724         }
1725
1726         put_cpu_fpsimd_context();
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Associate current's FPSIMD context with this cpu
1731  * The caller must have ownership of the cpu FPSIMD context before calling
1732  * this function.
1733  */
1734 static void fpsimd_bind_task_to_cpu(void)
1735 {
1736         struct cpu_fp_state *last = this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
1737
1738         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1739         last->st = &current->thread.uw.fpsimd_state;
1740         last->sve_state = current->thread.sve_state;
1741         last->sme_state = current->thread.sme_state;
1742         last->sve_vl = task_get_sve_vl(current);
1743         last->sme_vl = task_get_sme_vl(current);
1744         last->svcr = &current->thread.svcr;
1745         last->fp_type = &current->thread.fp_type;
1746         last->to_save = FP_STATE_CURRENT;
1747         current->thread.fpsimd_cpu = smp_processor_id();
1748
1749         /*
1750          * Toggle SVE and SME trapping for userspace if needed, these
1751          * are serialsied by ret_to_user().
1752          */
1753         if (system_supports_sme()) {
1754                 if (test_thread_flag(TIF_SME))
1755                         sme_user_enable();
1756                 else
1757                         sme_user_disable();
1758         }
1759
1760         if (system_supports_sve()) {
1761                 if (test_thread_flag(TIF_SVE))
1762                         sve_user_enable();
1763                 else
1764                         sve_user_disable();
1765         }
1766 }
1767
1768 void fpsimd_bind_state_to_cpu(struct cpu_fp_state *state)
1769 {
1770         struct cpu_fp_state *last = this_cpu_ptr(&fpsimd_last_state);
1771
1772         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1773         WARN_ON(!in_softirq() && !irqs_disabled());
1774
1775         *last = *state;
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Load the userland FPSIMD state of 'current' from memory, but only if the
1780  * FPSIMD state already held in the registers is /not/ the most recent FPSIMD
1781  * state of 'current'.  This is called when we are preparing to return to
1782  * userspace to ensure that userspace sees a good register state.
1783  */
1784 void fpsimd_restore_current_state(void)
1785 {
1786         /*
1787          * For the tasks that were created before we detected the absence of
1788          * FP/SIMD, the TIF_FOREIGN_FPSTATE could be set via fpsimd_thread_switch(),
1789          * e.g, init. This could be then inherited by the children processes.
1790          * If we later detect that the system doesn't support FP/SIMD,
1791          * we must clear the flag for  all the tasks to indicate that the
1792          * FPSTATE is clean (as we can't have one) to avoid looping for ever in
1793          * do_notify_resume().
1794          */
1795         if (!system_supports_fpsimd()) {
1796                 clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1797                 return;
1798         }
1799
1800         get_cpu_fpsimd_context();
1801
1802         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE)) {
1803                 task_fpsimd_load();
1804                 fpsimd_bind_task_to_cpu();
1805         }
1806
1807         put_cpu_fpsimd_context();
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Load an updated userland FPSIMD state for 'current' from memory and set the
1812  * flag that indicates that the FPSIMD register contents are the most recent
1813  * FPSIMD state of 'current'. This is used by the signal code to restore the
1814  * register state when returning from a signal handler in FPSIMD only cases,
1815  * any SVE context will be discarded.
1816  */
1817 void fpsimd_update_current_state(struct user_fpsimd_state const *state)
1818 {
1819         if (WARN_ON(!system_supports_fpsimd()))
1820                 return;
1821
1822         get_cpu_fpsimd_context();
1823
1824         current->thread.uw.fpsimd_state = *state;
1825         if (test_thread_flag(TIF_SVE))
1826                 fpsimd_to_sve(current);
1827
1828         task_fpsimd_load();
1829         fpsimd_bind_task_to_cpu();
1830
1831         clear_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1832
1833         put_cpu_fpsimd_context();
1834 }
1835
1836 /*
1837  * Invalidate live CPU copies of task t's FPSIMD state
1838  *
1839  * This function may be called with preemption enabled.  The barrier()
1840  * ensures that the assignment to fpsimd_cpu is visible to any
1841  * preemption/softirq that could race with set_tsk_thread_flag(), so
1842  * that TIF_FOREIGN_FPSTATE cannot be spuriously re-cleared.
1843  *
1844  * The final barrier ensures that TIF_FOREIGN_FPSTATE is seen set by any
1845  * subsequent code.
1846  */
1847 void fpsimd_flush_task_state(struct task_struct *t)
1848 {
1849         t->thread.fpsimd_cpu = NR_CPUS;
1850         /*
1851          * If we don't support fpsimd, bail out after we have
1852          * reset the fpsimd_cpu for this task and clear the
1853          * FPSTATE.
1854          */
1855         if (!system_supports_fpsimd())
1856                 return;
1857         barrier();
1858         set_tsk_thread_flag(t, TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1859
1860         barrier();
1861 }
1862
1863 /*
1864  * Invalidate any task's FPSIMD state that is present on this cpu.
1865  * The FPSIMD context should be acquired with get_cpu_fpsimd_context()
1866  * before calling this function.
1867  */
1868 static void fpsimd_flush_cpu_state(void)
1869 {
1870         WARN_ON(!system_supports_fpsimd());
1871         __this_cpu_write(fpsimd_last_state.st, NULL);
1872
1873         /*
1874          * Leaving streaming mode enabled will cause issues for any kernel
1875          * NEON and leaving streaming mode or ZA enabled may increase power
1876          * consumption.
1877          */
1878         if (system_supports_sme())
1879                 sme_smstop();
1880
1881         set_thread_flag(TIF_FOREIGN_FPSTATE);
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Save the FPSIMD state to memory and invalidate cpu view.
1886  * This function must be called with preemption disabled.
1887  */
1888 void fpsimd_save_and_flush_cpu_state(void)
1889 {
1890         if (!system_supports_fpsimd())
1891                 return;
1892         WARN_ON(preemptible());
1893         __get_cpu_fpsimd_context();
1894         fpsimd_save();
1895         fpsimd_flush_cpu_state();
1896         __put_cpu_fpsimd_context();
1897 }
1898
1899 #ifdef CONFIG_KERNEL_MODE_NEON
1900
1901 /*
1902  * Kernel-side NEON support functions
1903  */
1904
1905 /*
1906  * kernel_neon_begin(): obtain the CPU FPSIMD registers for use by the calling
1907  * context
1908  *
1909  * Must not be called unless may_use_simd() returns true.
1910  * Task context in the FPSIMD registers is saved back to memory as necessary.
1911  *
1912  * A matching call to kernel_neon_end() must be made before returning from the
1913  * calling context.
1914  *
1915  * The caller may freely use the FPSIMD registers until kernel_neon_end() is
1916  * called.
1917  */
1918 void kernel_neon_begin(void)
1919 {
1920         if (WARN_ON(!system_supports_fpsimd()))
1921                 return;
1922
1923         BUG_ON(!may_use_simd());
1924
1925         get_cpu_fpsimd_context();
1926
1927         /* Save unsaved fpsimd state, if any: */
1928         fpsimd_save();
1929
1930         /* Invalidate any task state remaining in the fpsimd regs: */
1931         fpsimd_flush_cpu_state();
1932 }
1933 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_neon_begin);
1934
1935 /*
1936  * kernel_neon_end(): give the CPU FPSIMD registers back to the current task
1937  *
1938  * Must be called from a context in which kernel_neon_begin() was previously
1939  * called, with no call to kernel_neon_end() in the meantime.
1940  *
1941  * The caller must not use the FPSIMD registers after this function is called,
1942  * unless kernel_neon_begin() is called again in the meantime.
1943  */
1944 void kernel_neon_end(void)
1945 {
1946         if (!system_supports_fpsimd())
1947                 return;
1948
1949         put_cpu_fpsimd_context();
1950 }
1951 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_neon_end);
1952
1953 #ifdef CONFIG_EFI
1954
1955 static DEFINE_PER_CPU(struct user_fpsimd_state, efi_fpsimd_state);
1956 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_fpsimd_state_used);
1957 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_sve_state_used);
1958 static DEFINE_PER_CPU(bool, efi_sm_state);
1959
1960 /*
1961  * EFI runtime services support functions
1962  *
1963  * The ABI for EFI runtime services allows EFI to use FPSIMD during the call.
1964  * This means that for EFI (and only for EFI), we have to assume that FPSIMD
1965  * is always used rather than being an optional accelerator.
1966  *
1967  * These functions provide the necessary support for ensuring FPSIMD
1968  * save/restore in the contexts from which EFI is used.
1969  *
1970  * Do not use them for any other purpose -- if tempted to do so, you are
1971  * either doing something wrong or you need to propose some refactoring.
1972  */
1973
1974 /*
1975  * __efi_fpsimd_begin(): prepare FPSIMD for making an EFI runtime services call
1976  */
1977 void __efi_fpsimd_begin(void)
1978 {
1979         if (!system_supports_fpsimd())
1980                 return;
1981
1982         WARN_ON(preemptible());
1983
1984         if (may_use_simd()) {
1985                 kernel_neon_begin();
1986         } else {
1987                 /*
1988                  * If !efi_sve_state, SVE can't be in use yet and doesn't need
1989                  * preserving:
1990                  */
1991                 if (system_supports_sve() && likely(efi_sve_state)) {
1992                         char *sve_state = this_cpu_ptr(efi_sve_state);
1993                         bool ffr = true;
1994                         u64 svcr;
1995
1996                         __this_cpu_write(efi_sve_state_used, true);
1997
1998                         if (system_supports_sme()) {
1999                                 svcr = read_sysreg_s(SYS_SVCR);
2000
2001                                 __this_cpu_write(efi_sm_state,
2002                                                  svcr & SVCR_SM_MASK);
2003
2004                                 /*
2005                                  * Unless we have FA64 FFR does not
2006                                  * exist in streaming mode.
2007                                  */
2008                                 if (!system_supports_fa64())
2009                                         ffr = !(svcr & SVCR_SM_MASK);
2010                         }
2011
2012                         sve_save_state(sve_state + sve_ffr_offset(sve_max_vl()),
2013                                        &this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state)->fpsr,
2014                                        ffr);
2015
2016                         if (system_supports_sme())
2017                                 sysreg_clear_set_s(SYS_SVCR,
2018                                                    SVCR_SM_MASK, 0);
2019
2020                 } else {
2021                         fpsimd_save_state(this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state));
2022                 }
2023
2024                 __this_cpu_write(efi_fpsimd_state_used, true);
2025         }
2026 }
2027
2028 /*
2029  * __efi_fpsimd_end(): clean up FPSIMD after an EFI runtime services call
2030  */
2031 void __efi_fpsimd_end(void)
2032 {
2033         if (!system_supports_fpsimd())
2034                 return;
2035
2036         if (!__this_cpu_xchg(efi_fpsimd_state_used, false)) {
2037                 kernel_neon_end();
2038         } else {
2039                 if (system_supports_sve() &&
2040                     likely(__this_cpu_read(efi_sve_state_used))) {
2041                         char const *sve_state = this_cpu_ptr(efi_sve_state);
2042                         bool ffr = true;
2043
2044                         /*
2045                          * Restore streaming mode; EFI calls are
2046                          * normal function calls so should not return in
2047                          * streaming mode.
2048                          */
2049                         if (system_supports_sme()) {
2050                                 if (__this_cpu_read(efi_sm_state)) {
2051                                         sysreg_clear_set_s(SYS_SVCR,
2052                                                            0,
2053                                                            SVCR_SM_MASK);
2054
2055                                         /*
2056                                          * Unless we have FA64 FFR does not
2057                                          * exist in streaming mode.
2058                                          */
2059                                         if (!system_supports_fa64())
2060                                                 ffr = false;
2061                                 }
2062                         }
2063
2064                         sve_load_state(sve_state + sve_ffr_offset(sve_max_vl()),
2065                                        &this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state)->fpsr,
2066                                        ffr);
2067
2068                         __this_cpu_write(efi_sve_state_used, false);
2069                 } else {
2070                         fpsimd_load_state(this_cpu_ptr(&efi_fpsimd_state));
2071                 }
2072         }
2073 }
2074
2075 #endif /* CONFIG_EFI */
2076
2077 #endif /* CONFIG_KERNEL_MODE_NEON */
2078
2079 #ifdef CONFIG_CPU_PM
2080 static int fpsimd_cpu_pm_notifier(struct notifier_block *self,
2081                                   unsigned long cmd, void *v)
2082 {
2083         switch (cmd) {
2084         case CPU_PM_ENTER:
2085                 fpsimd_save_and_flush_cpu_state();
2086                 break;
2087         case CPU_PM_EXIT:
2088                 break;
2089         case CPU_PM_ENTER_FAILED:
2090         default:
2091                 return NOTIFY_DONE;
2092         }
2093         return NOTIFY_OK;
2094 }
2095
2096 static struct notifier_block fpsimd_cpu_pm_notifier_block = {
2097         .notifier_call = fpsimd_cpu_pm_notifier,
2098 };
2099
2100 static void __init fpsimd_pm_init(void)
2101 {
2102         cpu_pm_register_notifier(&fpsimd_cpu_pm_notifier_block);
2103 }
2104
2105 #else
2106 static inline void fpsimd_pm_init(void) { }
2107 #endif /* CONFIG_CPU_PM */
2108
2109 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2110 static int fpsimd_cpu_dead(unsigned int cpu)
2111 {
2112         per_cpu(fpsimd_last_state.st, cpu) = NULL;
2113         return 0;
2114 }
2115
2116 static inline void fpsimd_hotplug_init(void)
2117 {
2118         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_ARM64_FPSIMD_DEAD, "arm64/fpsimd:dead",
2119                                   NULL, fpsimd_cpu_dead);
2120 }
2121
2122 #else
2123 static inline void fpsimd_hotplug_init(void) { }
2124 #endif
2125
2126 /*
2127  * FP/SIMD support code initialisation.
2128  */
2129 static int __init fpsimd_init(void)
2130 {
2131         if (cpu_have_named_feature(FP)) {
2132                 fpsimd_pm_init();
2133                 fpsimd_hotplug_init();
2134         } else {
2135                 pr_notice("Floating-point is not implemented\n");
2136         }
2137
2138         if (!cpu_have_named_feature(ASIMD))
2139                 pr_notice("Advanced SIMD is not implemented\n");
2140
2141
2142         sve_sysctl_init();
2143         sme_sysctl_init();
2144
2145         return 0;
2146 }
2147 core_initcall(fpsimd_init);