x86/fpu/xstate: Don't assume the first zero xfeatures zero bit means the end

The current xstate code in setup_xstate_features() assumes that
the first zero bit means the end of xfeatures - but that is not
so, the SDM clearly states that an arbitrary set of xfeatures
might be enabled - and it is also clear from the description
of the compaction feature that holes are possible:

  "13-6 Vol. 1MANAGING STATE USING THE XSAVE FEATURE SET
  [...]

  Compacted format. Each state component i (i ≥ 2) is located at a byte
  offset from the base address of the XSAVE area based on the XCOMP_BV
  field in the XSAVE header:

  — If XCOMP_BV[i] = 0, state component i is not in the XSAVE area.

  — If XCOMP_BV[i] = 1, the following items apply:

  • If XCOMP_BV[j] = 0 for every j, 2 ≤ j < i, state component i is
    located at a byte offset 576 from the base address of the XSAVE
    area. (This item applies if i is the first bit set in bits 62:2 of
    the XCOMP_BV; it implies that state component i is located at the
    beginning of the extended region.)

  • Otherwise, let j, 2 ≤ j < i, be the greatest value such that
    XCOMP_BV[j] = 1. Then state component i is located at a byte offset
    X from the location of state component j, where X is the number of
    bytes required for state component j as enumerated in
    CPUID.(EAX=0DH,ECX=j):EAX. (This item implies that state component i
    immediately follows the preceding state component whose bit is set
    in XCOMP_BV.)"

So don't assume that the first zero xfeatures bit means the end of
all xfeatures - iterate through all of them.

I'm not aware of hardware that triggers this currently.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move debugging check from kernel_fpu_begin() to __kernel_fpu_begin()

kernel_fpu_begin() is __kernel_fpu_begin() with a preempt_disable().

Move the kernel_fpu_begin() debugging check into __kernel_fpu_begin(),
so that users of __kernel_fpu_begin() may benefit from it as well.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Document the various fpregs state formats

Document all the structures that make up 'struct fpu'.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Change fpu->fpregs_active from 'int' to 'char', add lazy switching comments

Improve the memory layout of 'struct fpu':

 - change ->fpregs_active from 'int' to 'char' - it's just a single flag
   and modern x86 CPUs can do efficient byte accesses.

 - pack related fields closer to each other: often 'fpu->state' will not be
   touched, while the other fields will - so pack them into a group.

Also add comments to each field, describing their purpose, and add
some background information about lazy restores.

Also fix an obsolete, lazy switching related comment in fpu_copy()'s description.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Harmonize FPU register state types

Use these consistent names:

    struct fregs_state           # was: i387_fsave_struct
    struct fxregs_state          # was: i387_fxsave_struct
    struct swregs_state          # was: i387_soft_struct
    struct xregs_state           # was: xsave_struct
    union  fpregs_state          # was: thread_xstate

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out the FPU regset code into fpu/regset.c

So much of fpu/core.c is the regset code, but it just obscures the generic
FPU state machine logic. Factor out the regset code into fpu/regset.c, where
it can be read in isolation.

This affects one API: fpu__activate_stopped() has to be made available
from the core to fpu/regset.c.

No change in functionality.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out fpu/signal.c

fpu/xstate.c has a lot of generic FPU signal frame handling routines,
move them into a separate file: fpu/signal.c.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename all the fpregs, xregs, fxregs and fregs handling functions

Standardize the naming of the various functions that copy register
content in specific FPU context formats:

  copy_fxregs_to_kernel()         # was: fpu_fxsave()
  copy_xregs_to_kernel()          # was: xsave_state()

  copy_kernel_to_fregs()          # was: frstor_checking()
  copy_kernel_to_fxregs()         # was: fxrstor_checking()
  copy_kernel_to_xregs()          # was: fpu_xrstor_checking()
  copy_kernel_to_xregs_booting()  # was: xrstor_state_booting()

  copy_fregs_to_user()            # was: fsave_user()
  copy_fxregs_to_user()           # was: fxsave_user()
  copy_xregs_to_user()            # was: xsave_user()

  copy_user_to_fregs()            # was: frstor_user()
  copy_user_to_fxregs()           # was: fxrstor_user()
  copy_user_to_xregs()            # was: xrestore_user()
  copy_user_to_fpregs_zeroing()   # was: restore_user_xstate()

Eliminate fpu_xrstor_checking(), because it was just a wrapper.

No change in functionality.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move restore_init_xstate() out of fpu/internal.h

Move restore_init_xstate() next to its sole caller.

Also rename it to copy_init_fpstate_to_fpregs() and add
some comments about what it does.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Generalize 'init_xstate_ctx'

So the handling of init_xstate_ctx has a layering violation: both
'struct xsave_struct' and 'union thread_xstate' have a
'struct i387_fxsave_struct' member:

   xsave_struct::i387
   thread_xstate::fxsave

The handling of init_xstate_ctx is generic, it is used on all
CPUs, with or without XSAVE instruction. So it's confusing how
the generic code passes around and handles an XSAVE specific
format.

What we really want is for init_xstate_ctx to be a proper
fpstate and we use its ::fxsave and ::xsave members, as
appropriate.

Since the xsave_struct::i387 and thread_xstate::fxsave aliases
each other this is not a functional problem.

So implement this, and move init_xstate_ctx to the generic FPU
code in the process.

Also, since init_xstate_ctx is not XSAVE specific anymore,
rename it to init_fpstate, and mark it __read_mostly,
because it's only modified once during bootup, and used
as a reference fpstate later on.

There's no change in functionality.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Create 'union thread_xstate' helper for fpstate_init()

fpstate_init() only uses fpu->state, so pass that in to it.

This enables the cleanup we will do in the next patch.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Harmonize the names of the fpstate_init() helper functions

Harmonize the inconsistent naming of these related functions:

                          fpstate_init()
  finit_soft_fpu()   =>   fpstate_init_fsoft()
  fx_finit()         =>   fpstate_init_fxstate()
  fx_finit()         =>   fpstate_init_fstate()       # split out

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out the exception error code handling code

Factor out the FPU error code handling code from traps.c and fpu/internal.h
and move them close to each other.

Also convert the helper functions to 'struct fpu *', which further simplifies
them.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove run-once init quirks

Remove various boot quirks that came from the old code.

The new code is cleanly split up into per-system and per-cpu
init sequences, and system init functions are only called once.

Remove the run-once quirks.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out fpu/regset.h from fpu/internal.h

Only a few places use the regset definitions, so factor them out.

Also fix related header dependency assumptions.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Split out fpu/signal.h from fpu/internal.h for signal frame handling functions

Most of the FPU does not use them, so split it out and include
them in signal.c and ia32_signal.c

Also fix header file dependency assumption in fpu/core.c.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move is_ia32*frame() helpers out of fpu/internal.h

Move them to their only user. This makes the code easier to read,
the header is less cluttered, and it also speeds up the build a bit.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Merge fpu__reset() and fpu__clear()

With recent cleanups and fixes the fpu__reset() and fpu__clear()
functions have become almost identical in functionality: the only
difference is that fpu__reset() assumed that the fpstate
was already active in the eagerfpu case, while fpu__clear()
activated it if it was inactive.

This distinction almost never matters, the only case where such
fpstate activation happens if if the init thread (PID 1) gets exec()-ed
for the first time.

So keep fpu__clear() and change all fpu__reset() uses to
fpu__clear() to simpify the logic.

( In a later patch we'll further simplify fpu__clear() by making
  sure that all contexts it is called on are already active. )

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move the signal frame handling code closer to each other

Consolidate more signal frame related functions:

   text      data    bss     dec       filename
   14108070  2575280 1634304 18317654  vmlinux.before
   14107944  2575344 1634304 18317592  vmlinux.after

Also, while moving it, rename alloc_mathframe() to fpu__alloc_mathframe().

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename restore_xstate_sig() to fpu__restore_sig()

restore_xstate_sig() is a misnomer: it's not limited to 'xstate' at all,
it is the high level 'restore FPU state from a signal frame' function
that works with all legacy FPU formats as well.

Rename it (and its helper) accordingly, and also move it to the
fpu__*() namespace.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move fpu__clear() to 'struct fpu *' parameter passing

Do it like all other high level FPU state handling functions: they
only know about struct fpu, not about the task.

(Also remove a dead prototype while at it.)

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move all the fpu__*() high level methods closer to each other

The fpu__*() methods are closely related, but they are defined
in scattered places within the FPU code.

Concentrate them, and also uninline fpu__save(), fpu__drop()
and fpu__reset() to save about 5K of kernel text on 64-bit kernels:

   text            data    bss     dec        filename
   14113063        2575280 1634304 18322647   vmlinux.before
   14108070        2575280 1634304 18317654   vmlinux.after

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename restore_fpu_checking() to copy_fpstate_to_fpregs()

fpu_restore_checking() is a helper function of restore_fpu_checking(),
but this is not apparent from the naming.

Both copy fpstate contents to fpregs, while the fuller variant does
a full copy without leaking information.

So rename them to:

    copy_fpstate_to_fpregs()
  __copy_fpstate_to_fpregs()

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Synchronize the naming of drop_fpu() and fpu_reset_state()

drop_fpu() and fpu_reset_state() are similar in functionality
and in scope, yet this is not apparent from their names.

drop_fpu() deactivates FPU contents (both the fpregs and the fpstate),
but leaves register contents intact in the eager-FPU case, mostly as an
optimization. It disables fpregs in the lazy FPU case. The drop_fpu()
method can be used to destroy FPU state in an optimized way, when we
know that a new state will be loaded before user-space might see
any remains of the old FPU state:

     - such as in sys_exit()'s exit_thread() where we know this task
       won't execute any user-space instructions anymore and the
       next context switch cleans up the FPU. The old FPU state
       might still be around in the eagerfpu case but won't be
       saved.

     - in __restore_xstate_sig(), where we use drop_fpu() before
       copying a new state into the fpstate and activating that one.
       No user-pace instructions can execute between those steps.

     - in sys_execve()'s fpu__clear(): there we use drop_fpu() in
       the !eagerfpu case, where it's equivalent to a full reinit.

fpu_reset_state() is a stronger version of drop_fpu(): both in
the eagerfpu and the lazy-FPU case it guarantees that fpregs
are reinitialized to init state. This method is used in cases
where we need a full reset:

     - handle_signal() uses fpu_reset_state() to reset the FPU state
       to init before executing a user-space signal handler. While we
       have already saved the original FPU state at this point, and
       always restore the original state, the signal handling code
       still has to do this reinit, because signals may interrupt
       any user-space instruction, and the FPU might be in various
       intermediate states (such as an unbalanced x87 stack) that is
       not immediately usable for general C signal handler code.

     - __restore_xstate_sig() uses fpu_reset_state() when the signal
       frame has no FP context. Since the signal handler may have
       modified the FPU state, it gets reset back to init state.

     - in another branch __restore_xstate_sig() uses fpu_reset_state()
       to handle a restoration error: when restore_user_xstate() fails
       to restore FPU state and we might have inconsistent FPU data,
       fpu_reset_state() is used to reset it back to a known good
       state.

     - __kernel_fpu_end() uses fpu_reset_state() in an error branch.
       This is in a 'must not trigger' error branch, so on bug-free
       kernels this never triggers.

     - fpu__restore() uses fpu_reset_state() in an error path
       as well: if the fpstate was set up with invalid FPU state
       (via ptrace or via a signal handler), then it's reset back
       to init state.

     - likewise, the scheduler's switch_fpu_finish() uses it in a
       restoration error path too.

Move both drop_fpu() and fpu_reset_state() to the fpu__*() namespace
and harmonize their naming with their function:

    fpu__drop()
    fpu__reset()

This clearly shows that both methods operate on the full state of the
FPU, just like fpu__restore().

Also add comments to explain what each function does.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/alternatives, x86/fpu: Add 'alternatives_patched' debug flag and use it in xsave_state()

We'd like to use xsave_state() earlier, but its SYSTEM_BOOTING check
is too imprecise.

The real condition that xsave_state() would like to check is whether
alternative XSAVE instructions were patched into the kernel image
already.

Add such a (read-mostly) debug flag and use it in xsave_state().

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Better document fpu__clear() state handling

So prior to this fix:

  c88d47480d30 ("x86/fpu: Always restore_xinit_state() when use_eager_cpu()")

we leaked FPU state across execve() boundaries on eagerfpu systems:

$ /host/home/mingo/dump-xmm-regs-exec
# XMM state before execve():
XMM0 : 000000000000dede
XMM1 : 000000000000dedf
XMM2 : 000000000000dee0
XMM3 : 000000000000dee1
XMM4 : 000000000000dee2
XMM5 : 000000000000dee3
XMM6 : 000000000000dee4
XMM7 : 000000000000dee5
XMM8 : 000000000000dee6
XMM9 : 000000000000dee7
XMM10: 000000000000dee8
XMM11: 000000000000dee9
XMM12: 000000000000deea
XMM13: 000000000000deeb
XMM14: 000000000000deec
XMM15: 000000000000deed

# XMM state after execve(), in the new task context:
XMM0 : 0000000000000000
XMM1 : 2f2f2f2f2f2f2f2f
XMM2 : 0000000000000000
XMM3 : 0000000000000000
XMM4 : 00000000000000ff
XMM5 : 00000000ff000000
XMM6 : 000000000000dee4
XMM7 : 000000000000dee5
XMM8 : 0000000000000000
XMM9 : 0000000000000000
XMM10: 0000000000000000
XMM11: 0000000000000000
XMM12: 0000000000000000
XMM13: 000000000000deeb
XMM14: 000000000000deec
XMM15: 000000000000deed

Better explain what this function is supposed to do and why.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Initialize fpregs in fpu__init_cpu_generic()

FPU fpregs do not get initialized during bootup on secondary CPUs,
on non-xsave capable CPUs.

For example on one of my systems, the secondary CPU has this FPU
state on bootup:

x86: Booting SMP configuration:
.... node  #0, CPUs:      #1
x86/fpu ######################
x86/fpu # FPU register dump on CPU#1:
x86/fpu # ... CWD: ffff0040
x86/fpu # ... SWD: ffff0000
x86/fpu # ... TWD: ffff555a
x86/fpu # ... FIP: 00000000
x86/fpu # ... FCS: 00000000
x86/fpu # ... FOO: 00000000
x86/fpu # ... FOS: ffff0000
x86/fpu # ... FP0: 02 57 00 00 00 00 00 00 ff ff
x86/fpu # ... FP1: 1b e2 00 00 00 00 00 00 ff ff
x86/fpu # ... FP2: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ... FP3: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ... FP4: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ... FP5: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ... FP6: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ... FP7: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
x86/fpu # ...  SW: dadadada
x86/fpu ######################

Note how CWD and TWD are off their usual init state (0x037f and 0xffff),
and how FP0 and FP1 has non-zero content.

This is normally not a problem, because any user-space FPU state
is initalized properly - but it can complicate the use of FPU
instructions in kernel code via kernel_fpu_begin()/end(): if
the FPU using code does not initialize registers itself, it
might generate spurious exceptions depending on which CPU it
executes on.

Fix this by initializing the x87 state via the FNINIT instruction.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename user_has_fpu() to fpregs_active()

Rename this function in line with the new FPU nomenclature.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Clarify ancient comments in fpu__restore()

So this function still had ancient language about 'saving current
math information' - but we haven't been doing lazy FPU saves for
quite some time, we are doing lazy FPU restores.

Also remove IRQ13 related comment, which we don't support anymore
either.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename save_user_xstate() to copy_fpregs_to_sigframe()

Move the naming in line with existing names, so that we now have:

  copy_fpregs_to_fpstate()
  copy_fpstate_to_sigframe()
  copy_fpregs_to_sigframe()

... where each function does what its name suggests.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename save_xstate_sig() to copy_fpstate_to_sigframe()

Standardize the naming of save_xstate_sig() by renaming it to
copy_fpstate_to_sigframe(): this tells us at a glance that
the function copies an FPU fpstate to a signal frame.

This naming also follows the naming of copy_fpregs_to_fpstate().

Don't put 'xstate' into the name: since this is a generic name,
it's expected that the function is able to handle xstate frames
as well, beyond legacy frames.

xstate used to be the odd case in the x86 FPU code - now it's the
common case.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Pass 'struct fpu' to fpstate_sanitize_xstate()

Currently fpstate_sanitize_xstate() has a task_struct input parameter,
but it only uses the fpu structure from it - so pass in a 'struct fpu'
pointer only and update all call sites.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify fpstate_sanitize_xstate() calls

Remove the extra layer of __fpstate_sanitize_xstate():

if (!use_xsaveopt())
return;
__fpstate_sanitize_xstate(tsk);

and move the check for use_xsaveopt() into fpstate_sanitize_xstate().

In general we optimize for the presence of CPU features, not for
the absence of them. Furthermore there's little point in this inlining,
as the call sites are not super hot code paths.

Doing this uninlining shrinks the code a bit:

   text    data     bss     dec     hex filename
   14108751        2573624 1634304 18316679        1177d87 vmlinux.before
   14108627        2573624 1634304 18316555        1177d0b vmlinux.after

Also remove a pointless '!fx' check from fpstate_sanitize_xstate().

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename sanitize_i387_state() to fpstate_sanitize_xstate()

So the sanitize_i387_state() function has the following purpose:
on CPUs that support optimized xstate saving instructions, an
FPU fpstate might end up having partially uninitialized data.

This function initializes that data.

Note that the function name is a misnomer and confusing on two levels,
not only is it not i387 specific at all, but it is the exact opposite:
it only matters on xstate CPUs.

So rename sanitize_i387_state() and __sanitize_i387_state() to
fpstate_sanitize_xstate() and __fpstate_sanitize_xstate(),
to clearly express the purpose and usage of the function.

We'll further clean up this function in the next patch.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move asm/xcr.h to asm/fpu/internal.h

Now that all FPU internals using drivers are converted to public APIs,
move xcr.h's definitions into fpu/internal.h and remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/sha1_mb: Remove FPU internal headers from sha1_mb.c

This file only uses the public FPU APIs, so remove the xcr.h, fpu/xstate.h
and fpu/internal.h headers and add the fpu/api.h include.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/serpent_avx2: Simplify the init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/sha1_ssse3: Simplify the sha1_ssse3_mod_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/cast6_avx: Simplify the cast6_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/sha512_ssse3: Simplify the sha512_ssse3_mod_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/cast5_avx: Simplify the cast5_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/serpent_avx: Simplify the serpent_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/twofish_avx: Simplify the twofish_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/camellia_aesni_avx2: Simplify the camellia_aesni_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/sha256_ssse3: Simplify the sha256_ssse3_mod_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit.

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, crypto x86/camellia_aesni_avx: Simplify the camellia_aesni_init() xfeature checks

Use the new 'cpu_has_xfeatures()' function to query AVX CPU support.

This has the following advantages to the driver:

 - Decouples the driver from FPU internals: it's now only using <asm/fpu/api.h>.

 - Removes detection complexity from the driver, no more raw XGETBV instruction

 - Shrinks the code a bit:

     text    data     bss     dec     hex filename
     2128    2896       0    5024    13a0 camellia_aesni_avx_glue.o.before
     2067    2896       0    4963    1363 camellia_aesni_avx_glue.o.after

 - Standardizes feature name error message printouts across drivers

There are also advantages to the x86 FPU code: once all drivers
are decoupled from internals we can move them out of common
headers and we'll also be able to remove xcr.h.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move xfeature type enumeration to fpu/types.h

So xsave.h is an internal header that FPU using drivers commonly include,
to get access to the xstate feature names, amongst other things.

Move these type definitions to fpu/fpu.h to allow simplification
of FPU using driver code.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Enumerate xfeature bits

Transform the xstate masks into an enumerated list of xfeature bits.

This removes the hard coding of XFEATURES_NR_MAX.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify print_xstate_features()

We do a boot time printout of xfeatures in print_xstate_features(),
simplify this code to make use of the recently introduced cpu_has_xfeature()
method.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Introduce cpu_has_xfeatures(xfeatures_mask, feature_name)

A lot of FPU using driver code is querying complex CPU features to be
able to figure out whether a given set of xstate features is supported
by the CPU or not.

Introduce a simplified API function that can be used on any CPU type
to get this information. Also add an error string return pointer,
so that the driver can print a meaningful error message with a
standardized feature name.

Also mark xfeatures_mask as __read_only.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpu/xsave.c to fpu/xstate.c

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpu/xsave.h to fpu/xstate.h

'xsave' is an x86 instruction name to most people - but xsave.h is
about a lot more than just the XSAVE instruction: it includes
definitions and support, both internal and external, related to
xstate and xfeatures support.

As a first step in cleaning up the various xstate uses rename this
header to 'fpu/xstate.h' to better reflect what this header file
is about.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Optimize fpu_copy() some more on lazy switching systems

The current fpu_copy() code on lazy switching CPUs always saves
into the current fpstate and then copies it over into the child
context:

preempt_disable();
if (!copy_fpregs_to_fpstate(src_fpu))
fpregs_deactivate(src_fpu);
preempt_enable();
memcpy(&dst_fpu->state, &src_fpu->state, xstate_size);

That memcpy() can be avoided on all lazy switching setups except
really old FNSAVE-only systems: change fpu_copy() to directly save
into the child context, for both the lazy and the eager context
switching case.

Note that we still have to do a memcpy() back into the parent
context in the FNSAVE case, but this won't be executed on the
majority of x86 systems that got built in the last 10 years or so.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Optimize fpu_copy()

Optimize fpu_copy() a bit by expanding the ->fpstate_active == 1
portion of fpu__save() into it.

( The main purpose of this change is to enable another, larger
  optimization that will be done in the next patch. )

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Optimize fpu__save()

So fpu__save() does this currently:

copy_fpregs_to_fpstate(fpu);
if (!use_eager_fpu())
fpregs_deactivate(fpu);

... which deactivates the FPU on lazy switching systems unconditionally.

Both usecases of fpu__save() use this function to save the
FPU state into a fpstate: fork()/clone() and math error signal handling.

The unconditional disabling of FPU registers in the lazy switching
case is probably a mistaken conversion of old FNSAVE code (that had
to disable FPU registers).

So speed up this code by only disabling FPU registers when absolutely
necessary: when indicated by the copy_fpregs_to_fpstate() return
code:

if (!copy_fpregs_to_fpstate(fpu))
fpregs_deactivate(fpu);

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify fpu__save()

Factor out a common call.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Eliminate __save_fpu()

The current implementation of __save_fpu():

if (use_xsave()) {
xsave_state(&fpu->state.xsave);
} else {
fpu_fxsave(fpu);
}

Is actually a simplified version of copy_fpregs_to_fpstate(),
if use_eager_fpu() is true.

But all call sites of __save_fpu() call it only it when use_eager_fpu()
is true.

So we can eliminate __save_fpu() altogether and use the standard
copy_fpregs_to_fpstate() function. This cleans up the code
by making it use fewer variants of FPU register saving.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify __save_fpu()

__save_fpu() has this pattern:

if (unlikely(system_state == SYSTEM_BOOTING))
xsave_state_booting(&fpu->state.xsave);
else
xsave_state(&fpu->state.xsave);

... but it does not actually get called during system bootup.

So remove the complication and always call xsave_state().

To make sure this assumption is correct, add a WARN_ONCE()
debug check to xsave_state().

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out FPU hw activation/deactivation

We have repeat patterns of:

if (!use_eager_fpu())
clts();

... to activate FPU registers, and:

if (!use_eager_fpu())
stts();

... to deactivate them.

Encapsulate these in:

__fpregs_activate_hw();
__fpregs_activate_hw();

and use them accordingly.

Doing this synchronizes the idiom with the fpu->fpregs_active
software-flag's handling functions, creating clear patterns of:

__fpregs_activate_hw();
__fpregs_activate(fpu);

etc., which improves readability.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpu__unlazy_stopped() to fpu__activate_stopped()

In line with the fpstate_activate() change, name
fpu__unlazy_stopped() in a similar fashion as well: its purpose
is to make the fpstate of a stopped task the current and active FPU
context, which may require unlazying and initialization.

The unlazying is just part of the job, the main concept is to make
the fpstate active.

Also clarify the function's description to clarify its exact
usage and the background behind it all.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify fpstate_init_curr() usage

Now that fpstate_init_curr() is not doing implicit allocations
anymore, almost all uses of it involve a very simple pattern:

if (!fpu->fpstate_active)
fpstate_init_curr(fpu);

which is basically activating the FPU fpstate if it was not active
before.

So propagate the check into the function itself, and rename the
function according to its new purpose:

fpu__activate_curr(fpu);

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu, kvm: Simplify fx_init()

Now that fpstate_init() cannot fail the error return of fx_init()
has lost its purpose. Eliminate the error return and propagate this
change to all callers.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify fpu__unlazy_stopped() error handling

Now that FPU contexts are always allocated, fpu__unlazy_stopped()
cannot fail. Remove its error return and propagate the changes to
the callers.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpstate_alloc_init() to fpstate_init_curr()

Now that there are no FPU context allocations, rename fpstate_alloc_init()
to fpstate_init_curr(), to signal that it initializes the fpstate and
marks it active, for the current task.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove failure return from fpstate_alloc_init()

Remove the failure code and propagate this down to callers.

Note that this function still has an 'init' aspect, which must be
called.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove failure paths from fpstate-alloc low level functions

Now that we always allocate the FPU context as part of task_struct there's
no need for separate allocations - remove them and their primary failure
handling code.

( Note that there's still secondary error codes that have become superfluous,
  those will be removed in separate patches. )

Move the somewhat misplaced setup_xstate_comp() call to the core.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify FPU handling by embedding the fpstate in task_struct (again)

So 6 years ago we made the FPU fpstate dynamically allocated:

  aa283f49276e ("x86, fpu: lazy allocation of FPU area - v5")
  61c4628b5386 ("x86, fpu: split FPU state from task struct - v5")

In hindsight this was a mistake:

   - it complicated context allocation failure handling, such as:

/* kthread execs. TODO: cleanup this horror. */
if (WARN_ON(fpstate_alloc_init(fpu)))
force_sig(SIGKILL, tsk);

   - it caused us to enable irqs in fpu__restore():

                local_irq_enable();
                /*
                 * does a slab alloc which can sleep
                 */
                if (fpstate_alloc_init(fpu)) {
                        /*
                         * ran out of memory!
                         */
                        do_group_exit(SIGKILL);
                        return;
                }
                local_irq_disable();

   - it (slightly) slowed down task creation/destruction by adding
     slab allocation/free pattens.

   - it made access to context contents (slightly) slower by adding
     one more pointer dereference.

The motivation for the dynamic allocation was two-fold:

   - reduce memory consumption by non-FPU tasks

   - allocate and handle only the necessary amount of context for
     various XSAVE processors that have varying hardware frame
     sizes.

These days, with glibc using SSE memcpy by default and GCC optimizing
for SSE/AVX by default, the scope of FPU using apps on an x86 system is
much larger than it was 6 years ago.

For example on a freshly installed Fedora 21 desktop system, with a
recent kernel, all non-kthread tasks have used the FPU shortly after
bootup.

Also, even modern embedded x86 CPUs try to support the latest vector
instruction set - so they'll too often use the larger xstate frame
sizes.

So remove the dynamic allocation complication by embedding the FPU
fpstate in task_struct again. This should make the FPU a lot more
accessible to all sorts of atomic contexts.

We could still optimize for the xstate frame size in the future,
by moving the state structure to the last element of task_struct,
and allocating only a part of that.

This change is kept minimal by still keeping the ctx_alloc()/free()
routines (that now do nothing substantial) - we'll remove them in
the following patches.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Optimize copy_fpregs_to_fpstate() by removing the FNCLEX synchronization with FP exceptions

So we have the following ancient code in copy_fpregs_to_fpstate():

if (unlikely(fpu->state->fxsave.swd & X87_FSW_ES)) {
asm volatile("fnclex");
goto drop_fpregs;
}

which clears pending FPU exceptions and then drops registers, which
causes the next FP instruction of the saved context to re-load the
saved FPU state, with all pending exceptions marked properly, and
will re-start the exception handling mechanism in the hardware.

Since FPU exceptions are always issued on instruction boundaries,
in particular on the next FP instruction following the exception
generating instruction, there's no fear of getting an FP exception
asynchronously.

They were truly asynchronous back in the IRQ13 days, when the FPU was
a weird and expensive co-processor that did its own processing, and we
had to synchronize with them, but that code is not working anymore:
we don't have IRQ13 mapped in the IDT anymore.

With the introduction of optimized XSAVE support there's a new
complication: if the xstate features bit indicates that a particular
state component is unused (in 'init state'), then the hardware does
not guarantee that the XSAVE (et al) instruction keeps the underlying
FPU state image in memory valid and current. In practice this means
that the hardware won't write it, and the exceptions flag in the
state might be an older version, with it still being set. This
meant that we had to check the xfeatures flag as well, adding
another memory load and branch to a critical hot path of the scheduler.

So optimize all this by removing both the old quirk and the new check,
and straight-line optimizing the most common cases with likely()
hints. Quite a bit of code gets removed this way:

  arch/x86/kernel/process_64.o:

    text    data     bss     dec     filename
    5484       8       0    5492     process_64.o.before
    5416       8       0    5424     process_64.o.after

Now there's also a chance that some weird behavior or erratum was
masked by our IRQ13 handling quirk (or that I misunderstood the
nature of the quirk), and that this change triggers some badness.

There's no real good way to protect against that possibility other
than keeping this change well isolated, well commented and well
bisectable. If you bisect a weird (or not so weird) breakage to
this commit then please let us know!

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpu_save_init() to copy_fpregs_to_fpstate()

So fpu_save_init() is a historic name that got its name when the only
way the FPU state was FNSAVE, which cleared (well, destroyed) the FPU
state after saving it.

Nowadays the name is misleading, because ever since the introduction of
FXSAVE (and more modern FPU saving instructions) the 'we need to reload
the FPU state' part is only true if there's a pending FPU exception [*],
which is almost never the case.

So rename it to copy_fpregs_to_fpstate() to make it clear what's
happening. Also add a few comments about why we cannot keep registers
in certain cases.

Also clean up the control flow a bit, to make it more apparent when
we are dropping/keeping FP registers, and to optimize the common
case (of keeping fpregs) some more.

[*] Probably not true anymore, modern instructions always leave the FPU
    state intact, even if exceptions are pending: because pending FP
    exceptions are posted on the next FP instruction, not asynchronously.

    They were truly asynchronous back in the IRQ13 case, and we had to
    synchronize with them, but that code is not working anymore: we don't
    have IRQ13 mapped in the IDT anymore.

    But a cleanup patch is obviously not the place to change subtle behavior.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Uninline the irq_ts_save()/restore() functions

Especially the irq_ts_save() function is pretty bloaty, generating
over a dozen instructions, so uninline them.

Even though the API is used rarely, the space savings are measurable:

   text    data     bss     dec     hex filename
   13331995        2572920 1634304 17539219        10ba093 vmlinux.before
   13331739        2572920 1634304 17538963        10b9f93 vmlinux.after

( This also allows the removal of an include file inclusion from fpu/api.h,
  speeding up the kernel build slightly. )

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move various internal function prototypes to fpu/internal.h

There are a number of FPU internal function prototypes and an inline function
in fpu/api.h, mostly placed so historically as the code grew over the years.

Move them over into fpu/internal.h where they belong. (Add sched.h include
to stackprotector.h which incorrectly relied on getting it from fpu/api.h.)

fpu/api.h is now a pure file that only contains FPU APIs intended for driver
use.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Uninline kernel_fpu_begin()/end()

Both inline functions call an inline function unconditionally, so we
already pay the function call based clobbering cost. Uninline them.

This saves quite a bit of code in various performance sensitive
code paths:

   text            data    bss     dec             hex     filename
   13321334        2569888 1634304 17525526        10b6b16 vmlinux.before
   13320246        2569888 1634304 17524438        10b66d6 vmlinux.after

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move fpu__save() to fpu/internals.h

It's an internal method, not a driver API, so move it from fpu/api.h
to fpu/internal.h.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Add more comments to the FPU init code

Extend the comments of the FPU init code, and fix old ones.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Reorder init methods

Reorder init methods in order of their relationship and usage, to
form coherent blocks throughout the whole file.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Rename fpstate_xstate_init_size() to fpu__init_system_xstate_size_legacy()

To bring it in line with the other init_system*() methods.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove the extra fpu__detect() layer

Now that fpu__detect() has become an empty layer around
fpu__init_system(), eliminate it and make fpu__init_system()
the main system initialization routine.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move fpu__init_system_early_generic() out of fpu__detect()

Move the fpu__init_system_early_generic() call into fpu__init_system(),
which hosts all the system init calls.

Expose fpu__init_system() to other modules - this will be our main and only
system init function.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Make check_fpu() init ordering independent

check_fpu() currently relies on being called early in the init sequence,
when CR0::TS has not been set up yet.

Save/restore CR0::TS across this function, to make it invariant to
init ordering. This way we'll be able to move the generic FPU setup
routines earlier in the init sequence.

Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out FPU bug checks into fpu/bugs.c

Create separate fpu/bugs.c code so that if we read generic FPU code
we don't have to wade through all the bugcheck related code first.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move !FPU check ingo fpu__init_system_early_generic()

There's a !FPU related sanity check in fpu__init_cpu_generic(),
which is executed on every CPU onlining - even though we should do
this only once, and during system init.

Move this check to fpu__init_system_early_generic().

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out fpu__init_system_early_generic()

Move the generic bits of fpu__detect() into fpu__init_system_early_generic().

We'll move some other code here too in a followup patch.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out fpu__init_system_generic()

Factor out the generic bits from fpu__init_system().

Rename mxcsr_feature_mask_init() to fpu__init_system_mxcsr()
to bring it in line with the rest of the nomenclature.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Factor out fpu__init_cpu_generic()

Factor out the generic bits from fpu__init_cpu(), to create
a flat sequence of per CPU initialization function calls:

fpu__init_cpu_generic();
fpu__init_cpu_xstate();
fpu__init_cpu_ctx_switch();

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Simplify fpu__cpu_init()

After the latest round of cleanups, fpu__cpu_init() has become
a simple call to fpu__init_cpu().

Rename fpu__init_cpu() to fpu__cpu_init() and remove the
extra layer.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove fpu__init_cpu_ctx_switch() call from fpu__init_system()

We are now doing the fpu__init_cpu_ctx_switch() call from fpu__init_cpu(),
so there's no need to call it from fpu__init_system() anymore.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Do system-wide setup from fpu__detect()

fpu__cpu_init() is called on every CPU, so it is the wrong place
to call fpu__init_system() from. Call it from fpu__detect():
this is early CPU init code, but we already have CPU features detected,
so we can call the system-wide FPU init code from here.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Call fpu__init_cpu_ctx_switch() from fpu__init_cpu()

fpu__init_cpu() is currently called from fpu__init_system(),
which is the wrong place for it: call it from the proper high level
per CPU init function, fpu__init_cpu().

Note, we still keep the old call site as well, because it depends
on having proper CR0::TS setup. We'll fix this in the next patch.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move the fpstate_xstate_init_size() call into fpu__init_system()

The fpstate_xstate_init_size() function sets up a basic xstate_size, called
during fpu__detect() currently.

Its real dependency is to be called before fpu__init_system_xstate().

So move the function call site into fpu__init_system(), to right before the
fpu__init_system_xstate() call.

Also add a once-per-boot flag to fpstate_xstate_init_size(), we'll remove
this quirk later once we've cleaned up the init dependencies.

This moves the two related functions closer to each other and makes them
both part of the _init_system() functionality.

Currently we do the fpstate_xstate_init_size()
Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Do CLTS fpu__init_system()

mxcsr_feature_mask_init() depends on TS being cleared, as it executes
an FXSAVE instruction.

After later changes we will move the TS setup into fpu__init_cpu(),
which will interact with this - so clear the TS flag explicitly.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Split fpu__ctx_switch_init() into _cpu() and _system() portions

So fpu__ctx_switch_init() has two aspects: a once per bootup functionality
that sets up a capability flag, and a per CPU functionality that sets CR0::TS.

Split the function.

Note that at this stage we still have duplicate calls into these methods, as
both the _system() and the _cpu() methods are run on all CPUs, with lower
level on_boot_cpu flags filtering out the duplicates where needed. So add
TS flag clearing as well, to handle the aftermath of early CPU init sequences
that might call in without having eager-fpu set - don't assume the TS flag
is cleared.

Calling each from its respective init level will happen later on.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Clean up eager_fpu_init() and rename it to fpu__ctx_switch_init()

It's not an xsave specific function anymore, so rename it accordingly
and also clean it up a bit:

 - remove the obsolete __init_refok, as the code paths are not
   mixed anymore

 - rename it from eager_fpu_init() to fpu__ctx_switch_init()

 - remove stray 'return;'

 - make it static to its only user

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move eager_fpu_init() to fpu/init.c

Move eager_fpu_init() and the 'eagerfpu' boot parameter handling function
to the generic FPU init file: it's generic FPU functionality.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move all eager-fpu setup code to eager_fpu_init()

The FPU context switch type (lazy or eager) setup code is split into
two places currently - move it all to eager_fpu_init().

Note that the code we move will now be executed on non-xstate CPUs
as well, but this should be safe: both xfeatures_mask and
cpu_has_xsaveopt is 0 there.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove setup_init_fpu_buf() call from eager_fpu_init()

It's a pure xstate method now, no need for this duplicate call.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Set up the legacy FPU init image from fpu__init_system()

The legacy FPU init image is used on older CPUs who don't run xstate init.
But the init code is called within setup_init_fpu_buf(), an xstate method.

Move this legacy init out of the xstate code and put it into fpu/init.c.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Do fpu__init_system_xstate only from fpu__init_system()

Only call xstate system setup routines from fpu__init_system().

Likewise, don't call fpu__init_cpu_xstate() from fpu__init_system().

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Remove xsave_init()

Expand fpu__init_system_xstate() and fpu__init_cpu_xstate() calls
into xsave_init() calls.

(This will allow us to call the proper versions in higher level FPU init code
later on.)

No change in functionality.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Propagate once per boot quirk into fpu__init_system_xstate()

Linearize the call sequence in xsave_init():

fpu__init_system_xstate();
fpu__init_cpu_xstate();

We do this by propagating the boot-once quirk into
fpu__init_system_xstate(). fpu__init_cpu_xstate() is
safe to be called multiple time.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>

x86/fpu: Move legacy check to fpu__init_system_xstate()

Now that legacy code can execute fpu__init_cpu_xstate() in
xsave_init(), we can move the once per boot legacy check into
fpu__init_system_xstate(), where it belongs.

Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
Cc: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Cc: Fenghua Yu <fenghua.yu@intel.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>