Quelle  core.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  Copyright (C) 1994 Linus Torvalds
 *
 *  Pentium III FXSR, SSE support
 *  General FPU state handling cleanups
 * Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
 */
#include <asm/fpu/api.h>
#include <asm/fpu/regset.h>
#include <asm/fpu/sched.h>
#include <asm/fpu/signal.h>
#include <asm/fpu/types.h>
#include <asm/msr.h>
#include <asm/traps.h>
#include <asm/irq_regs.h>

#include <uapi/asm/kvm.h>

#include <linux/hardirq.h>
#include <linux/pkeys.h>
#include <linux/vmalloc.h>

#include "context.h"
#include "internal.h"
#include "legacy.h"
#include "xstate.h"

#define CREATE_TRACE_POINTS
#include <asm/trace/fpu.h>

#ifdef CONFIG_X86_64
DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__fpu_state_size_dynamic);
DEFINE_PER_CPU(u64, xfd_state);
#endif

/* The FPU state configuration data for kernel and user space */
struct fpu_state_config fpu_kernel_cfg __ro_after_init;
struct fpu_state_config fpu_user_cfg __ro_after_init;
struct vcpu_fpu_config guest_default_cfg __ro_after_init;

/*
 * Represents the initial FPU state. It's mostly (but not completely) zeroes,
 * depending on the FPU hardware format:
 */
struct fpstate init_fpstate __ro_after_init;

/*
 * Track FPU initialization and kernel-mode usage. 'true' means the FPU is
 * initialized and is not currently being used by the kernel:
 */
DEFINE_PER_CPU(bool, kernel_fpu_allowed);

/*
 * Track which context is using the FPU on the CPU:
 */
DEFINE_PER_CPU(struct fpu *, fpu_fpregs_owner_ctx);

#ifdef CONFIG_X86_DEBUG_FPU
struct fpu *x86_task_fpu(struct task_struct *task)
{
 if (WARN_ON_ONCE(task->flags & PF_KTHREAD))
  return NULL;

 return (void *)task + sizeof(*task);
}
#endif

/*
 * Can we use the FPU in kernel mode with the
 * whole "kernel_fpu_begin/end()" sequence?
 */
bool irq_fpu_usable(void)
{
 if (WARN_ON_ONCE(in_nmi()))
  return false;

 /*
 * Return false in the following cases:
 *
 * - FPU is not yet initialized. This can happen only when the call is
 *   coming from CPU onlining, for example for microcode checksumming.
 * - The kernel is already using the FPU, either because of explicit
 *   nesting (which should never be done), or because of implicit
 *   nesting when a hardirq interrupted a kernel-mode FPU section.
 *
 * The single boolean check below handles both cases:
 */
 if (!this_cpu_read(kernel_fpu_allowed))
  return false;

 /*
 * When not in NMI or hard interrupt context, FPU can be used in:
 *
 * - Task context except from within fpregs_lock()'ed critical
 *   regions.
 *
 * - Soft interrupt processing context which cannot happen
 *   while in a fpregs_lock()'ed critical region.
 */
 if (!in_hardirq())
  return true;

 /*
 * In hard interrupt context it's safe when soft interrupts
 * are enabled, which means the interrupt did not hit in
 * a fpregs_lock()'ed critical region.
 */
 return !softirq_count();
}
EXPORT_SYMBOL(irq_fpu_usable);

/*
 * Track AVX512 state use because it is known to slow the max clock
 * speed of the core.
 */
static void update_avx_timestamp(struct fpu *fpu)
{

#define AVX512_TRACKING_MASK (XFEATURE_MASK_ZMM_Hi256 | XFEATURE_MASK_Hi16_ZMM)

 if (fpu->fpstate->regs.xsave.header.xfeatures & AVX512_TRACKING_MASK)
  fpu->avx512_timestamp = jiffies;
}

/*
 * Save the FPU register state in fpu->fpstate->regs. The register state is
 * preserved.
 *
 * Must be called with fpregs_lock() held.
 *
 * The legacy FNSAVE instruction clears all FPU state unconditionally, so
 * register state has to be reloaded. That might be a pointless exercise
 * when the FPU is going to be used by another task right after that. But
 * this only affects 20+ years old 32bit systems and avoids conditionals all
 * over the place.
 *
 * FXSAVE and all XSAVE variants preserve the FPU register state.
 */
void save_fpregs_to_fpstate(struct fpu *fpu)
{
 if (likely(use_xsave())) {
  os_xsave(fpu->fpstate);
  update_avx_timestamp(fpu);
  return;
 }

 if (likely(use_fxsr())) {
  fxsave(&fpu->fpstate->regs.fxsave);
  return;
 }

 /*
 * Legacy FPU register saving, FNSAVE always clears FPU registers,
 * so we have to reload them from the memory state.
 */
 asm volatile("fnsave %[fp]; fwait" : [fp] "=m" (fpu->fpstate->regs.fsave));
 frstor(&fpu->fpstate->regs.fsave);
}

void restore_fpregs_from_fpstate(struct fpstate *fpstate, u64 mask)
{
 /*
 * AMD K7/K8 and later CPUs up to Zen don't save/restore
 * FDP/FIP/FOP unless an exception is pending. Clear the x87 state
 * here by setting it to fixed values.  "m" is a random variable
 * that should be in L1.
 */
 if (unlikely(static_cpu_has_bug(X86_BUG_FXSAVE_LEAK))) {
  asm volatile(
   "fnclex\n\t"
   "emms\n\t"
   "fildl %[addr]" /* set F?P to defined value */
   : : [addr] "m" (*fpstate));
 }

 if (use_xsave()) {
  /*
 * Dynamically enabled features are enabled in XCR0, but
 * usage requires also that the corresponding bits in XFD
 * are cleared.  If the bits are set then using a related
 * instruction will raise #NM. This allows to do the
 * allocation of the larger FPU buffer lazy from #NM or if
 * the task has no permission to kill it which would happen
 * via #UD if the feature is disabled in XCR0.
 *
 * XFD state is following the same life time rules as
 * XSTATE and to restore state correctly XFD has to be
 * updated before XRSTORS otherwise the component would
 * stay in or go into init state even if the bits are set
 * in fpstate::regs::xsave::xfeatures.
 */
  xfd_update_state(fpstate);

  /*
 * Restoring state always needs to modify all features
 * which are in @mask even if the current task cannot use
 * extended features.
 *
 * So fpstate->xfeatures cannot be used here, because then
 * a feature for which the task has no permission but was
 * used by the previous task would not go into init state.
 */
  mask = fpu_kernel_cfg.max_features & mask;

  os_xrstor(fpstate, mask);
 } else {
  if (use_fxsr())
   fxrstor(&fpstate->regs.fxsave);
  else
   frstor(&fpstate->regs.fsave);
 }
}

void fpu_reset_from_exception_fixup(void)
{
 restore_fpregs_from_fpstate(&init_fpstate, XFEATURE_MASK_FPSTATE);
}

#if IS_ENABLED(CONFIG_KVM)
static void __fpstate_reset(struct fpstate *fpstate);

static void fpu_lock_guest_permissions(void)
{
 struct fpu_state_perm *fpuperm;
 u64 perm;

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_64))
  return;

 spin_lock_irq(¤t->sighand->siglock);
 fpuperm = &x86_task_fpu(current->group_leader)->guest_perm;
 perm = fpuperm->__state_perm;

 /* First fpstate allocation locks down permissions. */
 WRITE_ONCE(fpuperm->__state_perm, perm | FPU_GUEST_PERM_LOCKED);

 spin_unlock_irq(¤t->sighand->siglock);
}

bool fpu_alloc_guest_fpstate(struct fpu_guest *gfpu)
{
 struct fpstate *fpstate;
 unsigned int size;

 size = guest_default_cfg.size + ALIGN(offsetof(struct fpstate, regs), 64);

 fpstate = vzalloc(size);
 if (!fpstate)
  return false;

 /* Initialize indicators to reflect properties of the fpstate */
 fpstate->is_valloc = true;
 fpstate->is_guest = true;

 __fpstate_reset(fpstate);
 fpstate_init_user(fpstate);

 gfpu->fpstate  = fpstate;
 gfpu->xfeatures  = guest_default_cfg.features;

 /*
 * KVM sets the FP+SSE bits in the XSAVE header when copying FPU state
 * to userspace, even when XSAVE is unsupported, so that restoring FPU
 * state on a different CPU that does support XSAVE can cleanly load
 * the incoming state using its natural XSAVE.  In other words, KVM's
 * uABI size may be larger than this host's default size.  Conversely,
 * the default size should never be larger than KVM's base uABI size;
 * all features that can expand the uABI size must be opt-in.
 */
 gfpu->uabi_size  = sizeof(struct kvm_xsave);
 if (WARN_ON_ONCE(fpu_user_cfg.default_size > gfpu->uabi_size))
  gfpu->uabi_size = fpu_user_cfg.default_size;

 fpu_lock_guest_permissions();

 return true;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_alloc_guest_fpstate);

void fpu_free_guest_fpstate(struct fpu_guest *gfpu)
{
 struct fpstate *fpstate = gfpu->fpstate;

 if (!fpstate)
  return;

 if (WARN_ON_ONCE(!fpstate->is_valloc || !fpstate->is_guest || fpstate->in_use))
  return;

 gfpu->fpstate = NULL;
 vfree(fpstate);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_free_guest_fpstate);

/*
  * fpu_enable_guest_xfd_features - Check xfeatures against guest perm and enable
  * @guest_fpu:         Pointer to the guest FPU container
  * @xfeatures:         Features requested by guest CPUID
  *
  * Enable all dynamic xfeatures according to guest perm and requested CPUID.
  *
  * Return: 0 on success, error code otherwise
  */
int fpu_enable_guest_xfd_features(struct fpu_guest *guest_fpu, u64 xfeatures)
{
 lockdep_assert_preemption_enabled();

 /* Nothing to do if all requested features are already enabled. */
 xfeatures &= ~guest_fpu->xfeatures;
 if (!xfeatures)
  return 0;

 return __xfd_enable_feature(xfeatures, guest_fpu);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_enable_guest_xfd_features);

#ifdef CONFIG_X86_64
void fpu_update_guest_xfd(struct fpu_guest *guest_fpu, u64 xfd)
{
 fpregs_lock();
 guest_fpu->fpstate->xfd = xfd;
 if (guest_fpu->fpstate->in_use)
  xfd_update_state(guest_fpu->fpstate);
 fpregs_unlock();
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_update_guest_xfd);

/**
 * fpu_sync_guest_vmexit_xfd_state - Synchronize XFD MSR and software state
 *
 * Must be invoked from KVM after a VMEXIT before enabling interrupts when
 * XFD write emulation is disabled. This is required because the guest can
 * freely modify XFD and the state at VMEXIT is not guaranteed to be the
 * same as the state on VMENTER. So software state has to be updated before
 * any operation which depends on it can take place.
 *
 * Note: It can be invoked unconditionally even when write emulation is
 * enabled for the price of a then pointless MSR read.
 */
void fpu_sync_guest_vmexit_xfd_state(void)
{
 struct fpstate *fpstate = x86_task_fpu(current)->fpstate;

 lockdep_assert_irqs_disabled();
 if (fpu_state_size_dynamic()) {
  rdmsrq(MSR_IA32_XFD, fpstate->xfd);
  __this_cpu_write(xfd_state, fpstate->xfd);
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_sync_guest_vmexit_xfd_state);
#endif /* CONFIG_X86_64 */

int fpu_swap_kvm_fpstate(struct fpu_guest *guest_fpu, bool enter_guest)
{
 struct fpstate *guest_fps = guest_fpu->fpstate;
 struct fpu *fpu = x86_task_fpu(current);
 struct fpstate *cur_fps = fpu->fpstate;

 fpregs_lock();
 if (!cur_fps->is_confidential && !test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD))
  save_fpregs_to_fpstate(fpu);

 /* Swap fpstate */
 if (enter_guest) {
  fpu->__task_fpstate = cur_fps;
  fpu->fpstate = guest_fps;
  guest_fps->in_use = true;
 } else {
  guest_fps->in_use = false;
  fpu->fpstate = fpu->__task_fpstate;
  fpu->__task_fpstate = NULL;
 }

 cur_fps = fpu->fpstate;

 if (!cur_fps->is_confidential) {
  /* Includes XFD update */
  restore_fpregs_from_fpstate(cur_fps, XFEATURE_MASK_FPSTATE);
 } else {
  /*
 * XSTATE is restored by firmware from encrypted
 * memory. Make sure XFD state is correct while
 * running with guest fpstate
 */
  xfd_update_state(cur_fps);
 }

 fpregs_mark_activate();
 fpregs_unlock();
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_swap_kvm_fpstate);

void fpu_copy_guest_fpstate_to_uabi(struct fpu_guest *gfpu, void *buf,
        unsigned int size, u64 xfeatures, u32 pkru)
{
 struct fpstate *kstate = gfpu->fpstate;
 union fpregs_state *ustate = buf;
 struct membuf mb = { .p = buf, .left = size };

 if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_XSAVE)) {
  __copy_xstate_to_uabi_buf(mb, kstate, xfeatures, pkru,
       XSTATE_COPY_XSAVE);
 } else {
  memcpy(&ustate->fxsave, &kstate->regs.fxsave,
         sizeof(ustate->fxsave));
  /* Make it restorable on a XSAVE enabled host */
  ustate->xsave.header.xfeatures = XFEATURE_MASK_FPSSE;
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_copy_guest_fpstate_to_uabi);

int fpu_copy_uabi_to_guest_fpstate(struct fpu_guest *gfpu, const void *buf,
       u64 xcr0, u32 *vpkru)
{
 struct fpstate *kstate = gfpu->fpstate;
 const union fpregs_state *ustate = buf;

 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_XSAVE)) {
  if (ustate->xsave.header.xfeatures & ~XFEATURE_MASK_FPSSE)
   return -EINVAL;
  if (ustate->fxsave.mxcsr & ~mxcsr_feature_mask)
   return -EINVAL;
  memcpy(&kstate->regs.fxsave, &ustate->fxsave, sizeof(ustate->fxsave));
  return 0;
 }

 if (ustate->xsave.header.xfeatures & ~xcr0)
  return -EINVAL;

 /*
 * Nullify @vpkru to preserve its current value if PKRU's bit isn't set
 * in the header.  KVM's odd ABI is to leave PKRU untouched in this
 * case (all other components are eventually re-initialized).
 */
 if (!(ustate->xsave.header.xfeatures & XFEATURE_MASK_PKRU))
  vpkru = NULL;

 return copy_uabi_from_kernel_to_xstate(kstate, ustate, vpkru);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_copy_uabi_to_guest_fpstate);
#endif /* CONFIG_KVM */

void kernel_fpu_begin_mask(unsigned int kfpu_mask)
{
 if (!irqs_disabled())
  fpregs_lock();

 WARN_ON_FPU(!irq_fpu_usable());

 /* Toggle kernel_fpu_allowed to false: */
 WARN_ON_FPU(!this_cpu_read(kernel_fpu_allowed));
 this_cpu_write(kernel_fpu_allowed, false);

 if (!(current->flags & (PF_KTHREAD | PF_USER_WORKER)) &&
     !test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD)) {
  set_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD);
  save_fpregs_to_fpstate(x86_task_fpu(current));
 }
 __cpu_invalidate_fpregs_state();

 /* Put sane initial values into the control registers. */
 if (likely(kfpu_mask & KFPU_MXCSR) && boot_cpu_has(X86_FEATURE_XMM))
  ldmxcsr(MXCSR_DEFAULT);

 if (unlikely(kfpu_mask & KFPU_387) && boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU))
  asm volatile ("fninit");
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_fpu_begin_mask);

void kernel_fpu_end(void)
{
 /* Toggle kernel_fpu_allowed back to true: */
 WARN_ON_FPU(this_cpu_read(kernel_fpu_allowed));
 this_cpu_write(kernel_fpu_allowed, true);

 if (!irqs_disabled())
  fpregs_unlock();
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_fpu_end);

/*
 * Sync the FPU register state to current's memory register state when the
 * current task owns the FPU. The hardware register state is preserved.
 */
void fpu_sync_fpstate(struct fpu *fpu)
{
 WARN_ON_FPU(fpu != x86_task_fpu(current));

 fpregs_lock();
 trace_x86_fpu_before_save(fpu);

 if (!test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD))
  save_fpregs_to_fpstate(fpu);

 trace_x86_fpu_after_save(fpu);
 fpregs_unlock();
}

static inline unsigned int init_fpstate_copy_size(void)
{
 if (!use_xsave())
  return fpu_kernel_cfg.default_size;

 /* XSAVE(S) just needs the legacy and the xstate header part */
 return sizeof(init_fpstate.regs.xsave);
}

static inline void fpstate_init_fxstate(struct fpstate *fpstate)
{
 fpstate->regs.fxsave.cwd = 0x37f;
 fpstate->regs.fxsave.mxcsr = MXCSR_DEFAULT;
}

/*
 * Legacy x87 fpstate state init:
 */
static inline void fpstate_init_fstate(struct fpstate *fpstate)
{
 fpstate->regs.fsave.cwd = 0xffff037fu;
 fpstate->regs.fsave.swd = 0xffff0000u;
 fpstate->regs.fsave.twd = 0xffffffffu;
 fpstate->regs.fsave.fos = 0xffff0000u;
}

/*
 * Used in two places:
 * 1) Early boot to setup init_fpstate for non XSAVE systems
 * 2) fpu_alloc_guest_fpstate() which is invoked from KVM
 */
void fpstate_init_user(struct fpstate *fpstate)
{
 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FPU)) {
  fpstate_init_soft(&fpstate->regs.soft);
  return;
 }

 xstate_init_xcomp_bv(&fpstate->regs.xsave, fpstate->xfeatures);

 if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FXSR))
  fpstate_init_fxstate(fpstate);
 else
  fpstate_init_fstate(fpstate);
}

static void __fpstate_reset(struct fpstate *fpstate)
{
 /*
 * Supervisor features (and thus sizes) may diverge between guest
 * FPUs and host FPUs, as some supervisor features are supported
 * for guests despite not being utilized by the host. User
 * features and sizes are always identical, which allows for
 * common guest and userspace ABI.
 *
 * For the host, set XFD to the kernel's desired initialization
 * value. For guests, set XFD to its architectural RESET value.
 */
 if (fpstate->is_guest) {
  fpstate->size  = guest_default_cfg.size;
  fpstate->xfeatures = guest_default_cfg.features;
  fpstate->xfd  = 0;
 } else {
  fpstate->size  = fpu_kernel_cfg.default_size;
  fpstate->xfeatures = fpu_kernel_cfg.default_features;
  fpstate->xfd  = init_fpstate.xfd;
 }

 fpstate->user_size = fpu_user_cfg.default_size;
 fpstate->user_xfeatures = fpu_user_cfg.default_features;
}

void fpstate_reset(struct fpu *fpu)
{
 /* Set the fpstate pointer to the default fpstate */
 fpu->fpstate = &fpu->__fpstate;
 __fpstate_reset(fpu->fpstate);

 /* Initialize the permission related info in fpu */
 fpu->perm.__state_perm  = fpu_kernel_cfg.default_features;
 fpu->perm.__state_size  = fpu_kernel_cfg.default_size;
 fpu->perm.__user_state_size = fpu_user_cfg.default_size;

 fpu->guest_perm.__state_perm = guest_default_cfg.features;
 fpu->guest_perm.__state_size = guest_default_cfg.size;
 /*
 * User features and sizes are always identical between host and
 * guest FPUs, which allows for common guest and userspace ABI.
 */
 fpu->guest_perm.__user_state_size = fpu_user_cfg.default_size;
}

static inline void fpu_inherit_perms(struct fpu *dst_fpu)
{
 if (fpu_state_size_dynamic()) {
  struct fpu *src_fpu = x86_task_fpu(current->group_leader);

  spin_lock_irq(¤t->sighand->siglock);
  /* Fork also inherits the permissions of the parent */
  dst_fpu->perm = src_fpu->perm;
  dst_fpu->guest_perm = src_fpu->guest_perm;
  spin_unlock_irq(¤t->sighand->siglock);
 }
}

/* A passed ssp of zero will not cause any update */
static int update_fpu_shstk(struct task_struct *dst, unsigned long ssp)
{
#ifdef CONFIG_X86_USER_SHADOW_STACK
 struct cet_user_state *xstate;

 /* If ssp update is not needed. */
 if (!ssp)
  return 0;

 xstate = get_xsave_addr(&x86_task_fpu(dst)->fpstate->regs.xsave,
    XFEATURE_CET_USER);

 /*
 * If there is a non-zero ssp, then 'dst' must be configured with a shadow
 * stack and the fpu state should be up to date since it was just copied
 * from the parent in fpu_clone(). So there must be a valid non-init CET
 * state location in the buffer.
 */
 if (WARN_ON_ONCE(!xstate))
  return 1;

 xstate->user_ssp = (u64)ssp;
#endif
 return 0;
}

/* Clone current's FPU state on fork */
int fpu_clone(struct task_struct *dst, u64 clone_flags, bool minimal,
       unsigned long ssp)
{
 /*
 * We allocate the new FPU structure right after the end of the task struct.
 * task allocation size already took this into account.
 *
 * This is safe because task_struct size is a multiple of cacheline size,
 * thus x86_task_fpu() will always be cacheline aligned as well.
 */
 struct fpu *dst_fpu = (void *)dst + sizeof(*dst);

 BUILD_BUG_ON(sizeof(*dst) % SMP_CACHE_BYTES != 0);

 /* The new task's FPU state cannot be valid in the hardware. */
 dst_fpu->last_cpu = -1;

 fpstate_reset(dst_fpu);

 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FPU))
  return 0;

 /*
 * Enforce reload for user space tasks and prevent kernel threads
 * from trying to save the FPU registers on context switch.
 */
 set_tsk_thread_flag(dst, TIF_NEED_FPU_LOAD);

 /*
 * No FPU state inheritance for kernel threads and IO
 * worker threads.
 */
 if (minimal) {
  /* Clear out the minimal state */
  memcpy(&dst_fpu->fpstate->regs, &init_fpstate.regs,
         init_fpstate_copy_size());
  return 0;
 }

 /*
 * If a new feature is added, ensure all dynamic features are
 * caller-saved from here!
 */
 BUILD_BUG_ON(XFEATURE_MASK_USER_DYNAMIC != XFEATURE_MASK_XTILE_DATA);

 /*
 * Save the default portion of the current FPU state into the
 * clone. Assume all dynamic features to be defined as caller-
 * saved, which enables skipping both the expansion of fpstate
 * and the copying of any dynamic state.
 *
 * Do not use memcpy() when TIF_NEED_FPU_LOAD is set because
 * copying is not valid when current uses non-default states.
 */
 fpregs_lock();
 if (test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD))
  fpregs_restore_userregs();
 save_fpregs_to_fpstate(dst_fpu);
 fpregs_unlock();
 if (!(clone_flags & CLONE_THREAD))
  fpu_inherit_perms(dst_fpu);

 /*
 * Children never inherit PASID state.
 * Force it to have its init value:
 */
 if (use_xsave())
  dst_fpu->fpstate->regs.xsave.header.xfeatures &= ~XFEATURE_MASK_PASID;

 /*
 * Update shadow stack pointer, in case it changed during clone.
 */
 if (update_fpu_shstk(dst, ssp))
  return 1;

 trace_x86_fpu_copy_dst(dst_fpu);

 return 0;
}

/*
 * While struct fpu is no longer part of struct thread_struct, it is still
 * allocated after struct task_struct in the "task_struct" kmem cache. But
 * since FPU is expected to be part of struct thread_struct, we have to
 * adjust for it here.
 */
void fpu_thread_struct_whitelist(unsigned long *offset, unsigned long *size)
{
 /* The allocation follows struct task_struct. */
 *offset = sizeof(struct task_struct) - offsetof(struct task_struct, thread);
 *offset += offsetof(struct fpu, __fpstate.regs);
 *size = fpu_kernel_cfg.default_size;
}

/*
 * Drops current FPU state: deactivates the fpregs and
 * the fpstate. NOTE: it still leaves previous contents
 * in the fpregs in the eager-FPU case.
 *
 * This function can be used in cases where we know that
 * a state-restore is coming: either an explicit one,
 * or a reschedule.
 */
void fpu__drop(struct task_struct *tsk)
{
 struct fpu *fpu;

 if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_NEED_FPU_LOAD))
  return;

 fpu = x86_task_fpu(tsk);

 preempt_disable();

 if (fpu == x86_task_fpu(current)) {
  /* Ignore delayed exceptions from user space */
  asm volatile("1: fwait\n"
        "2:\n"
        _ASM_EXTABLE(1b, 2b));
  fpregs_deactivate(fpu);
 }

 trace_x86_fpu_dropped(fpu);

 preempt_enable();
}

/*
 * Clear FPU registers by setting them up from the init fpstate.
 * Caller must do fpregs_[un]lock() around it.
 */
static inline void restore_fpregs_from_init_fpstate(u64 features_mask)
{
 if (use_xsave())
  os_xrstor(&init_fpstate, features_mask);
 else if (use_fxsr())
  fxrstor(&init_fpstate.regs.fxsave);
 else
  frstor(&init_fpstate.regs.fsave);

 pkru_write_default();
}

/*
 * Reset current->fpu memory state to the init values.
 */
static void fpu_reset_fpstate_regs(void)
{
 struct fpu *fpu = x86_task_fpu(current);

 fpregs_lock();
 __fpu_invalidate_fpregs_state(fpu);
 /*
 * This does not change the actual hardware registers. It just
 * resets the memory image and sets TIF_NEED_FPU_LOAD so a
 * subsequent return to usermode will reload the registers from the
 * task's memory image.
 *
 * Do not use fpstate_init() here. Just copy init_fpstate which has
 * the correct content already except for PKRU.
 *
 * PKRU handling does not rely on the xstate when restoring for
 * user space as PKRU is eagerly written in switch_to() and
 * flush_thread().
 */
 memcpy(&fpu->fpstate->regs, &init_fpstate.regs, init_fpstate_copy_size());
 set_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD);
 fpregs_unlock();
}

/*
 * Reset current's user FPU states to the init states.  current's
 * supervisor states, if any, are not modified by this function.  The
 * caller guarantees that the XSTATE header in memory is intact.
 */
void fpu__clear_user_states(struct fpu *fpu)
{
 WARN_ON_FPU(fpu != x86_task_fpu(current));

 fpregs_lock();
 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FPU)) {
  fpu_reset_fpstate_regs();
  fpregs_unlock();
  return;
 }

 /*
 * Ensure that current's supervisor states are loaded into their
 * corresponding registers.
 */
 if (xfeatures_mask_supervisor() &&
     !fpregs_state_valid(fpu, smp_processor_id()))
  os_xrstor_supervisor(fpu->fpstate);

 /* Ensure XFD state is in sync before reloading XSTATE */
 xfd_update_state(fpu->fpstate);

 /* Reset user states in registers. */
 restore_fpregs_from_init_fpstate(XFEATURE_MASK_USER_RESTORE);

 /*
 * Now all FPU registers have their desired values.  Inform the FPU
 * state machine that current's FPU registers are in the hardware
 * registers. The memory image does not need to be updated because
 * any operation relying on it has to save the registers first when
 * current's FPU is marked active.
 */
 fpregs_mark_activate();
 fpregs_unlock();
}

void fpu_flush_thread(void)
{
 fpstate_reset(x86_task_fpu(current));
 fpu_reset_fpstate_regs();
}
/*
 * Load FPU context before returning to userspace.
 */
void switch_fpu_return(void)
{
 if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_FPU))
  return;

 fpregs_restore_userregs();
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(switch_fpu_return);

void fpregs_lock_and_load(void)
{
 /*
 * fpregs_lock() only disables preemption (mostly). So modifying state
 * in an interrupt could screw up some in progress fpregs operation.
 * Warn about it.
 */
 WARN_ON_ONCE(!irq_fpu_usable());
 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_KTHREAD);

 fpregs_lock();

 fpregs_assert_state_consistent();

 if (test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD))
  fpregs_restore_userregs();
}

#ifdef CONFIG_X86_DEBUG_FPU
/*
 * If current FPU state according to its tracking (loaded FPU context on this
 * CPU) is not valid then we must have TIF_NEED_FPU_LOAD set so the context is
 * loaded on return to userland.
 */
void fpregs_assert_state_consistent(void)
{
 struct fpu *fpu = x86_task_fpu(current);

 if (test_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD))
  return;

 WARN_ON_FPU(!fpregs_state_valid(fpu, smp_processor_id()));
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(fpregs_assert_state_consistent);
#endif

void fpregs_mark_activate(void)
{
 struct fpu *fpu = x86_task_fpu(current);

 fpregs_activate(fpu);
 fpu->last_cpu = smp_processor_id();
 clear_thread_flag(TIF_NEED_FPU_LOAD);
}

/*
 * x87 math exception handling:
 */

int fpu__exception_code(struct fpu *fpu, int trap_nr)
{
 int err;

 if (trap_nr == X86_TRAP_MF) {
  unsigned short cwd, swd;
  /*
 * (~cwd & swd) will mask out exceptions that are not set to unmasked
 * status.  0x3f is the exception bits in these regs, 0x200 is the
 * C1 reg you need in case of a stack fault, 0x040 is the stack
 * fault bit.  We should only be taking one exception at a time,
 * so if this combination doesn't produce any single exception,
 * then we have a bad program that isn't synchronizing its FPU usage
 * and it will suffer the consequences since we won't be able to
 * fully reproduce the context of the exception.
 */
  if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FXSR)) {
   cwd = fpu->fpstate->regs.fxsave.cwd;
   swd = fpu->fpstate->regs.fxsave.swd;
  } else {
   cwd = (unsigned short)fpu->fpstate->regs.fsave.cwd;
   swd = (unsigned short)fpu->fpstate->regs.fsave.swd;
  }

  err = swd & ~cwd;
 } else {
  /*
 * The SIMD FPU exceptions are handled a little differently, as there
 * is only a single status/control register.  Thus, to determine which
 * unmasked exception was caught we must mask the exception mask bits
 * at 0x1f80, and then use these to mask the exception bits at 0x3f.
 */
  unsigned short mxcsr = MXCSR_DEFAULT;

  if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_XMM))
   mxcsr = fpu->fpstate->regs.fxsave.mxcsr;

  err = ~(mxcsr >> 7) & mxcsr;
 }

 if (err & 0x001) { /* Invalid op */
  /*
 * swd & 0x240 == 0x040: Stack Underflow
 * swd & 0x240 == 0x240: Stack Overflow
 * User must clear the SF bit (0x40) if set
 */
  return FPE_FLTINV;
 } else if (err & 0x004) { /* Divide by Zero */
  return FPE_FLTDIV;
 } else if (err & 0x008) { /* Overflow */
  return FPE_FLTOVF;
 } else if (err & 0x012) { /* Denormal, Underflow */
  return FPE_FLTUND;
 } else if (err & 0x020) { /* Precision */
  return FPE_FLTRES;
 }

 /*
 * If we're using IRQ 13, or supposedly even some trap
 * X86_TRAP_MF implementations, it's possible
 * we get a spurious trap, which is not an error.
 */
 return 0;
}

/*
 * Initialize register state that may prevent from entering low-power idle.
 * This function will be invoked from the cpuidle driver only when needed.
 */
noinstr void fpu_idle_fpregs(void)
{
 /* Note: AMX_TILE being enabled implies XGETBV1 support */
 if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_AMX_TILE) &&
     (xfeatures_in_use() & XFEATURE_MASK_XTILE)) {
  tile_release();
  __this_cpu_write(fpu_fpregs_owner_ctx, NULL);
 }
}