Quelle  syscall-abi.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2021 ARM Limited.
 */

#include <errno.h>
#include <stdbool.h>
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/auxv.h>
#include <sys/prctl.h>
#include <asm/hwcap.h>
#include <asm/sigcontext.h>
#include <asm/unistd.h>

#include "../../kselftest.h"

#include "syscall-abi.h"

/*
 * The kernel defines a much larger SVE_VQ_MAX than is expressable in
 * the architecture, this creates a *lot* of overhead filling the
 * buffers (especially ZA) on emulated platforms so use the actual
 * architectural maximum instead.
 */
#define ARCH_SVE_VQ_MAX 16

static int default_sme_vl;

static int sve_vl_count;
static unsigned int sve_vls[ARCH_SVE_VQ_MAX];
static int sme_vl_count;
static unsigned int sme_vls[ARCH_SVE_VQ_MAX];

extern void do_syscall(int sve_vl, int sme_vl);

static void fill_random(void *buf, size_t size)
{
 int i;
 uint32_t *lbuf = buf;

 /* random() returns a 32 bit number regardless of the size of long */
 for (i = 0; i < size / sizeof(uint32_t); i++)
  lbuf[i] = random();
}

/*
 * We also repeat the test for several syscalls to try to expose different
 * behaviour.
 */
static struct syscall_cfg {
 int syscall_nr;
 const char *name;
} syscalls[] = {
 { __NR_getpid,  "getpid()" },
 { __NR_sched_yield, "sched_yield()" },
};

#define NUM_GPR 31
uint64_t gpr_in[NUM_GPR];
uint64_t gpr_out[NUM_GPR];

static void setup_gpr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
        uint64_t svcr)
{
 fill_random(gpr_in, sizeof(gpr_in));
 gpr_in[8] = cfg->syscall_nr;
 memset(gpr_out, 0, sizeof(gpr_out));
}

static int check_gpr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl, uint64_t svcr)
{
 int errors = 0;
 int i;

 /*
 * GPR x0-x7 may be clobbered, and all others should be preserved.
 */
 for (i = 9; i < ARRAY_SIZE(gpr_in); i++) {
  if (gpr_in[i] != gpr_out[i]) {
   ksft_print_msg("%s SVE VL %d mismatch in GPR %d: %lx != %lx\n",
           cfg->name, sve_vl, i,
           gpr_in[i], gpr_out[i]);
   errors++;
  }
 }

 return errors;
}

#define NUM_FPR 32
uint64_t fpr_in[NUM_FPR * 2];
uint64_t fpr_out[NUM_FPR * 2];
uint64_t fpr_zero[NUM_FPR * 2];

static void setup_fpr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
        uint64_t svcr)
{
 fill_random(fpr_in, sizeof(fpr_in));
 memset(fpr_out, 0, sizeof(fpr_out));
}

static int check_fpr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
       uint64_t svcr)
{
 int errors = 0;
 int i;

 if (!sve_vl && !(svcr & SVCR_SM_MASK)) {
  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fpr_in); i++) {
   if (fpr_in[i] != fpr_out[i]) {
    ksft_print_msg("%s Q%d/%d mismatch %lx != %lx\n",
            cfg->name,
            i / 2, i % 2,
            fpr_in[i], fpr_out[i]);
    errors++;
   }
  }
 }

 /*
 * In streaming mode the whole register set should be cleared
 * by the transition out of streaming mode.
 */
 if (svcr & SVCR_SM_MASK) {
  if (memcmp(fpr_zero, fpr_out, sizeof(fpr_out)) != 0) {
   ksft_print_msg("%s FPSIMD registers non-zero exiting SM\n",
           cfg->name);
   errors++;
  }
 }

 return errors;
}

#define SVE_Z_SHARED_BYTES (128 / 8)

static uint8_t z_zero[__SVE_ZREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];
uint8_t z_in[SVE_NUM_ZREGS * __SVE_ZREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];
uint8_t z_out[SVE_NUM_ZREGS * __SVE_ZREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];

static void setup_z(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 fill_random(z_in, sizeof(z_in));
 fill_random(z_out, sizeof(z_out));
}

static int check_z(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
     uint64_t svcr)
{
 size_t reg_size = sve_vl;
 int errors = 0;
 int i;

 if (!sve_vl)
  return 0;

 for (i = 0; i < SVE_NUM_ZREGS; i++) {
  uint8_t *in = &z_in[reg_size * i];
  uint8_t *out = &z_out[reg_size * i];

  if (svcr & SVCR_SM_MASK) {
   /*
 * In streaming mode the whole register should
 * be cleared by the transition out of
 * streaming mode.
 */
   if (memcmp(z_zero, out, reg_size) != 0) {
    ksft_print_msg("%s SVE VL %d Z%d non-zero\n",
            cfg->name, sve_vl, i);
    errors++;
   }
  } else {
   /*
 * For standard SVE the low 128 bits should be
 * preserved and any additional bits cleared.
 */
   if (memcmp(in, out, SVE_Z_SHARED_BYTES) != 0) {
    ksft_print_msg("%s SVE VL %d Z%d low 128 bits changed\n",
            cfg->name, sve_vl, i);
    errors++;
   }

   if (reg_size > SVE_Z_SHARED_BYTES &&
       (memcmp(z_zero, out + SVE_Z_SHARED_BYTES,
        reg_size - SVE_Z_SHARED_BYTES) != 0)) {
    ksft_print_msg("%s SVE VL %d Z%d high bits non-zero\n",
            cfg->name, sve_vl, i);
    errors++;
   }
  }
 }

 return errors;
}

uint8_t p_in[SVE_NUM_PREGS * __SVE_PREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];
uint8_t p_out[SVE_NUM_PREGS * __SVE_PREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];

static void setup_p(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 fill_random(p_in, sizeof(p_in));
 fill_random(p_out, sizeof(p_out));
}

static int check_p(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
     uint64_t svcr)
{
 size_t reg_size = sve_vq_from_vl(sve_vl) * 2; /* 1 bit per VL byte */

 int errors = 0;
 int i;

 if (!sve_vl)
  return 0;

 /* After a syscall the P registers should be zeroed */
 for (i = 0; i < SVE_NUM_PREGS * reg_size; i++)
  if (p_out[i])
   errors++;
 if (errors)
  ksft_print_msg("%s SVE VL %d predicate registers non-zero\n",
          cfg->name, sve_vl);

 return errors;
}

uint8_t ffr_in[__SVE_PREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];
uint8_t ffr_out[__SVE_PREG_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];

static void setup_ffr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
        uint64_t svcr)
{
 /*
 * If we are in streaming mode and do not have FA64 then FFR
 * is unavailable.
 */
 if ((svcr & SVCR_SM_MASK) &&
     !(getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME_FA64)) {
  memset(&ffr_in, 0, sizeof(ffr_in));
  return;
 }

 /*
 * It is only valid to set a contiguous set of bits starting
 * at 0.  For now since we're expecting this to be cleared by
 * a syscall just set all bits.
 */
 memset(ffr_in, 0xff, sizeof(ffr_in));
 fill_random(ffr_out, sizeof(ffr_out));
}

static int check_ffr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
       uint64_t svcr)
{
 size_t reg_size = sve_vq_from_vl(sve_vl) * 2;  /* 1 bit per VL byte */
 int errors = 0;
 int i;

 if (!sve_vl)
  return 0;

 if ((svcr & SVCR_SM_MASK) &&
     !(getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME_FA64))
  return 0;

 /* After a syscall FFR should be zeroed */
 for (i = 0; i < reg_size; i++)
  if (ffr_out[i])
   errors++;
 if (errors)
  ksft_print_msg("%s SVE VL %d FFR non-zero\n",
          cfg->name, sve_vl);

 return errors;
}

uint64_t svcr_in, svcr_out;

static void setup_svcr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 svcr_in = svcr;
}

static int check_svcr(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
        uint64_t svcr)
{
 int errors = 0;

 if (svcr_out & SVCR_SM_MASK) {
  ksft_print_msg("%s Still in SM, SVCR %lx\n",
          cfg->name, svcr_out);
  errors++;
 }

 if ((svcr_in & SVCR_ZA_MASK) != (svcr_out & SVCR_ZA_MASK)) {
  ksft_print_msg("%s PSTATE.ZA changed, SVCR %lx != %lx\n",
          cfg->name, svcr_in, svcr_out);
  errors++;
 }

 return errors;
}

uint8_t za_in[ZA_SIG_REGS_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];
uint8_t za_out[ZA_SIG_REGS_SIZE(ARCH_SVE_VQ_MAX)];

static void setup_za(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
       uint64_t svcr)
{
 fill_random(za_in, sizeof(za_in));
 memset(za_out, 0, sizeof(za_out));
}

static int check_za(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 size_t reg_size = sme_vl * sme_vl;
 int errors = 0;

 if (!(svcr & SVCR_ZA_MASK))
  return 0;

 if (memcmp(za_in, za_out, reg_size) != 0) {
  ksft_print_msg("SME VL %d ZA does not match\n", sme_vl);
  errors++;
 }

 return errors;
}

uint8_t zt_in[ZT_SIG_REG_BYTES] __attribute__((aligned(16)));
uint8_t zt_out[ZT_SIG_REG_BYTES] __attribute__((aligned(16)));

static void setup_zt(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
       uint64_t svcr)
{
 fill_random(zt_in, sizeof(zt_in));
 memset(zt_out, 0, sizeof(zt_out));
}

static int check_zt(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 int errors = 0;

 if (!(getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME2))
  return 0;

 if (!(svcr & SVCR_ZA_MASK))
  return 0;

 if (memcmp(zt_in, zt_out, sizeof(zt_in)) != 0) {
  ksft_print_msg("SME VL %d ZT does not match\n", sme_vl);
  errors++;
 }

 return errors;
}

typedef void (*setup_fn)(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
    uint64_t svcr);
typedef int (*check_fn)(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
   uint64_t svcr);

/*
 * Each set of registers has a setup function which is called before
 * the syscall to fill values in a global variable for loading by the
 * test code and a check function which validates that the results are
 * as expected.  Vector lengths are passed everywhere, a vector length
 * of 0 should be treated as do not test.
 */
static struct {
 setup_fn setup;
 check_fn check;
} regset[] = {
 { setup_gpr, check_gpr },
 { setup_fpr, check_fpr },
 { setup_z, check_z },
 { setup_p, check_p },
 { setup_ffr, check_ffr },
 { setup_svcr, check_svcr },
 { setup_za, check_za },
 { setup_zt, check_zt },
};

static bool do_test(struct syscall_cfg *cfg, int sve_vl, int sme_vl,
      uint64_t svcr)
{
 int errors = 0;
 int i;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(regset); i++)
  regset[i].setup(cfg, sve_vl, sme_vl, svcr);

 do_syscall(sve_vl, sme_vl);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(regset); i++)
  errors += regset[i].check(cfg, sve_vl, sme_vl, svcr);

 return errors == 0;
}

static void test_one_syscall(struct syscall_cfg *cfg)
{
 int sve, sme;
 int ret;

 /* FPSIMD only case */
 ksft_test_result(do_test(cfg, 0, default_sme_vl, 0),
    "%s FPSIMD\n", cfg->name);

 for (sve = 0; sve < sve_vl_count; sve++) {
  ret = prctl(PR_SVE_SET_VL, sve_vls[sve]);
  if (ret == -1)
   ksft_exit_fail_msg("PR_SVE_SET_VL failed: %s (%d)\n",
        strerror(errno), errno);

  ksft_test_result(do_test(cfg, sve_vls[sve], default_sme_vl, 0),
     "%s SVE VL %d\n", cfg->name, sve_vls[sve]);

  for (sme = 0; sme < sme_vl_count; sme++) {
   ret = prctl(PR_SME_SET_VL, sme_vls[sme]);
   if (ret == -1)
    ksft_exit_fail_msg("PR_SME_SET_VL failed: %s (%d)\n",
         strerror(errno), errno);

   ksft_test_result(do_test(cfg, sve_vls[sve],
       sme_vls[sme],
       SVCR_ZA_MASK | SVCR_SM_MASK),
      "%s SVE VL %d/SME VL %d SM+ZA\n",
      cfg->name, sve_vls[sve],
      sme_vls[sme]);
   ksft_test_result(do_test(cfg, sve_vls[sve],
       sme_vls[sme], SVCR_SM_MASK),
      "%s SVE VL %d/SME VL %d SM\n",
      cfg->name, sve_vls[sve],
      sme_vls[sme]);
   ksft_test_result(do_test(cfg, sve_vls[sve],
       sme_vls[sme], SVCR_ZA_MASK),
      "%s SVE VL %d/SME VL %d ZA\n",
      cfg->name, sve_vls[sve],
      sme_vls[sme]);
  }
 }

 for (sme = 0; sme < sme_vl_count; sme++) {
  ret = prctl(PR_SME_SET_VL, sme_vls[sme]);
  if (ret == -1)
   ksft_exit_fail_msg("PR_SME_SET_VL failed: %s (%d)\n",
         strerror(errno), errno);

  ksft_test_result(do_test(cfg, 0, sme_vls[sme],
      SVCR_ZA_MASK | SVCR_SM_MASK),
     "%s SME VL %d SM+ZA\n",
     cfg->name, sme_vls[sme]);
  ksft_test_result(do_test(cfg, 0, sme_vls[sme], SVCR_SM_MASK),
     "%s SME VL %d SM\n",
     cfg->name, sme_vls[sme]);
  ksft_test_result(do_test(cfg, 0, sme_vls[sme], SVCR_ZA_MASK),
     "%s SME VL %d ZA\n",
     cfg->name, sme_vls[sme]);
 }
}

void sve_count_vls(void)
{
 unsigned int vq;
 int vl;

 if (!(getauxval(AT_HWCAP) & HWCAP_SVE))
  return;

 /*
 * Enumerate up to ARCH_SVE_VQ_MAX vector lengths
 */
 for (vq = ARCH_SVE_VQ_MAX; vq > 0; vq /= 2) {
  vl = prctl(PR_SVE_SET_VL, vq * 16);
  if (vl == -1)
   ksft_exit_fail_msg("PR_SVE_SET_VL failed: %s (%d)\n",
        strerror(errno), errno);

  vl &= PR_SVE_VL_LEN_MASK;

  if (vq != sve_vq_from_vl(vl))
   vq = sve_vq_from_vl(vl);

  sve_vls[sve_vl_count++] = vl;
 }
}

void sme_count_vls(void)
{
 unsigned int vq;
 int vl;

 if (!(getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME))
  return;

 /*
 * Enumerate up to ARCH_SVE_VQ_MAX vector lengths
 */
 for (vq = ARCH_SVE_VQ_MAX; vq > 0; vq /= 2) {
  vl = prctl(PR_SME_SET_VL, vq * 16);
  if (vl == -1)
   ksft_exit_fail_msg("PR_SME_SET_VL failed: %s (%d)\n",
        strerror(errno), errno);

  vl &= PR_SME_VL_LEN_MASK;

  /* Found lowest VL */
  if (sve_vq_from_vl(vl) > vq)
   break;

  if (vq != sve_vq_from_vl(vl))
   vq = sve_vq_from_vl(vl);

  sme_vls[sme_vl_count++] = vl;
 }

 /* Ensure we configure a SME VL, used to flag if SVCR is set */
 default_sme_vl = sme_vls[0];
}

int main(void)
{
 int i;
 int tests = 1;  /* FPSIMD */
 int sme_ver;

 srandom(getpid());

 ksft_print_header();

 sve_count_vls();
 sme_count_vls();

 tests += sve_vl_count;
 tests += sme_vl_count * 3;
 tests += (sve_vl_count * sme_vl_count) * 3;
 ksft_set_plan(ARRAY_SIZE(syscalls) * tests);

 if (getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME2)
  sme_ver = 2;
 else
  sme_ver = 1;

 if (getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME_FA64)
  ksft_print_msg("SME%d with FA64\n", sme_ver);
 else if (getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME)
  ksft_print_msg("SME%d without FA64\n", sme_ver);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(syscalls); i++)
  test_one_syscall(&syscalls[i]);

 ksft_print_cnts();

 return 0;
}