kernel/drivers/gpu/drm/nouveau/nvkm/subdev/mmu/base.c

   1 /*
   2  * Copyright 2010 Red Hat Inc.
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  12  * all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  17  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  18  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  19  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  20  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  21  *
  22  * Authors: Ben Skeggs
  23  */
  24 #include <subdev/mmu.h>
  25 #include <subdev/fb.h>
  26
  27 #include <core/gpuobj.h>
  28
  29 void
  30 nvkm_vm_map_at(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, struct nvkm_mem *node)
  31 {
  32         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
  33         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
  34         struct nvkm_mm_node *r;
  35         int big = vma->node->type != mmu->spg_shift;
  36         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
  37         u32 bits = vma->node->type - 12;
  38         u32 pde  = (offset >> mmu->pgt_bits) - vm->fpde;
  39         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->pgt_bits) - 1)) >> bits;
  40         u32 max  = 1 << (mmu->pgt_bits - bits);
  41         u32 end, len;
  42
  43         delta = 0;
  44         list_for_each_entry(r, &node->regions, rl_entry) {
  45                 u64 phys = (u64)r->offset << 12;
  46                 u32 num  = r->length >> bits;
  47
  48                 while (num) {
  49                         struct nvkm_gpuobj *pgt = vm->pgt[pde].obj[big];
  50
  51                         end = (pte + num);
  52                         if (unlikely(end >= max))
  53                                 end = max;
  54                         len = end - pte;
  55
  56                         mmu->map(vma, pgt, node, pte, len, phys, delta);
  57
  58                         num -= len;
  59                         pte += len;
  60                         if (unlikely(end >= max)) {
  61                                 phys += len << (bits + 12);
  62                                 pde++;
  63                                 pte = 0;
  64                         }
  65
  66                         delta += (u64)len << vma->node->type;
  67                 }
  68         }
  69
  70         mmu->flush(vm);
  71 }
  72
  73 static void
  74 nvkm_vm_map_sg_table(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length,
  75                      struct nvkm_mem *mem)
  76 {
  77         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
  78         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
  79         int big = vma->node->type != mmu->spg_shift;
  80         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
  81         u32 bits = vma->node->type - 12;
  82         u32 num  = length >> vma->node->type;
  83         u32 pde  = (offset >> mmu->pgt_bits) - vm->fpde;
  84         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->pgt_bits) - 1)) >> bits;
  85         u32 max  = 1 << (mmu->pgt_bits - bits);
  86         unsigned m, sglen;
  87         u32 end, len;
  88         int i;
  89         struct scatterlist *sg;
  90
  91         for_each_sg(mem->sg->sgl, sg, mem->sg->nents, i) {
  92                 struct nvkm_gpuobj *pgt = vm->pgt[pde].obj[big];
  93                 sglen = sg_dma_len(sg) >> PAGE_SHIFT;
  94
  95                 end = pte + sglen;
  96                 if (unlikely(end >= max))
  97                         end = max;
  98                 len = end - pte;
  99
 100                 for (m = 0; m < len; m++) {
 101                         dma_addr_t addr = sg_dma_address(sg) + (m << PAGE_SHIFT);
 102
 103                         mmu->map_sg(vma, pgt, mem, pte, 1, &addr);
 104                         num--;
 105                         pte++;
 106
 107                         if (num == 0)
 108                                 goto finish;
 109                 }
 110                 if (unlikely(end >= max)) {
 111                         pde++;
 112                         pte = 0;
 113                 }
 114                 if (m < sglen) {
 115                         for (; m < sglen; m++) {
 116                                 dma_addr_t addr = sg_dma_address(sg) + (m << PAGE_SHIFT);
 117
 118                                 mmu->map_sg(vma, pgt, mem, pte, 1, &addr);
 119                                 num--;
 120                                 pte++;
 121                                 if (num == 0)
 122                                         goto finish;
 123                         }
 124                 }
 125
 126         }
 127 finish:
 128         mmu->flush(vm);
 129 }
 130
 131 static void
 132 nvkm_vm_map_sg(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length,
 133                struct nvkm_mem *mem)
 134 {
 135         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
 136         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 137         dma_addr_t *list = mem->pages;
 138         int big = vma->node->type != mmu->spg_shift;
 139         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
 140         u32 bits = vma->node->type - 12;
 141         u32 num  = length >> vma->node->type;
 142         u32 pde  = (offset >> mmu->pgt_bits) - vm->fpde;
 143         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->pgt_bits) - 1)) >> bits;
 144         u32 max  = 1 << (mmu->pgt_bits - bits);
 145         u32 end, len;
 146
 147         while (num) {
 148                 struct nvkm_gpuobj *pgt = vm->pgt[pde].obj[big];
 149
 150                 end = (pte + num);
 151                 if (unlikely(end >= max))
 152                         end = max;
 153                 len = end - pte;
 154
 155                 mmu->map_sg(vma, pgt, mem, pte, len, list);
 156
 157                 num  -= len;
 158                 pte  += len;
 159                 list += len;
 160                 if (unlikely(end >= max)) {
 161                         pde++;
 162                         pte = 0;
 163                 }
 164         }
 165
 166         mmu->flush(vm);
 167 }
 168
 169 void
 170 nvkm_vm_map(struct nvkm_vma *vma, struct nvkm_mem *node)
 171 {
 172         if (node->sg)
 173                 nvkm_vm_map_sg_table(vma, 0, node->size << 12, node);
 174         else
 175         if (node->pages)
 176                 nvkm_vm_map_sg(vma, 0, node->size << 12, node);
 177         else
 178                 nvkm_vm_map_at(vma, 0, node);
 179 }
 180
 181 void
 182 nvkm_vm_unmap_at(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length)
 183 {
 184         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
 185         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 186         int big = vma->node->type != mmu->spg_shift;
 187         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
 188         u32 bits = vma->node->type - 12;
 189         u32 num  = length >> vma->node->type;
 190         u32 pde  = (offset >> mmu->pgt_bits) - vm->fpde;
 191         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->pgt_bits) - 1)) >> bits;
 192         u32 max  = 1 << (mmu->pgt_bits - bits);
 193         u32 end, len;
 194
 195         while (num) {
 196                 struct nvkm_gpuobj *pgt = vm->pgt[pde].obj[big];
 197
 198                 end = (pte + num);
 199                 if (unlikely(end >= max))
 200                         end = max;
 201                 len = end - pte;
 202
 203                 mmu->unmap(pgt, pte, len);
 204
 205                 num -= len;
 206                 pte += len;
 207                 if (unlikely(end >= max)) {
 208                         pde++;
 209                         pte = 0;
 210                 }
 211         }
 212
 213         mmu->flush(vm);
 214 }
 215
 216 void
 217 nvkm_vm_unmap(struct nvkm_vma *vma)
 218 {
 219         nvkm_vm_unmap_at(vma, 0, (u64)vma->node->length << 12);
 220 }
 221
 222 static void
 223 nvkm_vm_unmap_pgt(struct nvkm_vm *vm, int big, u32 fpde, u32 lpde)
 224 {
 225         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 226         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 227         struct nvkm_vm_pgt *vpgt;
 228         struct nvkm_gpuobj *pgt;
 229         u32 pde;
 230
 231         for (pde = fpde; pde <= lpde; pde++) {
 232                 vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 233                 if (--vpgt->refcount[big])
 234                         continue;
 235
 236                 pgt = vpgt->obj[big];
 237                 vpgt->obj[big] = NULL;
 238
 239                 list_for_each_entry(vpgd, &vm->pgd_list, head) {
 240                         mmu->map_pgt(vpgd->obj, pde, vpgt->obj);
 241                 }
 242
 243                 mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 244                 nvkm_gpuobj_ref(NULL, &pgt);
 245                 mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 246         }
 247 }
 248
 249 static int
 250 nvkm_vm_map_pgt(struct nvkm_vm *vm, u32 pde, u32 type)
 251 {
 252         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 253         struct nvkm_vm_pgt *vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 254         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 255         struct nvkm_gpuobj *pgt;
 256         int big = (type != mmu->spg_shift);
 257         u32 pgt_size;
 258         int ret;
 259
 260         pgt_size  = (1 << (mmu->pgt_bits + 12)) >> type;
 261         pgt_size *= 8;
 262
 263         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 264         ret = nvkm_gpuobj_new(nv_object(vm->mmu), NULL, pgt_size, 0x1000,
 265                               NVOBJ_FLAG_ZERO_ALLOC, &pgt);
 266         mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 267         if (unlikely(ret))
 268                 return ret;
 269
 270         /* someone beat us to filling the PDE while we didn't have the lock */
 271         if (unlikely(vpgt->refcount[big]++)) {
 272                 mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 273                 nvkm_gpuobj_ref(NULL, &pgt);
 274                 mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 275                 return 0;
 276         }
 277
 278         vpgt->obj[big] = pgt;
 279         list_for_each_entry(vpgd, &vm->pgd_list, head) {
 280                 mmu->map_pgt(vpgd->obj, pde, vpgt->obj);
 281         }
 282
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 int
 287 nvkm_vm_get(struct nvkm_vm *vm, u64 size, u32 page_shift, u32 access,
 288             struct nvkm_vma *vma)
 289 {
 290         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 291         u32 align = (1 << page_shift) >> 12;
 292         u32 msize = size >> 12;
 293         u32 fpde, lpde, pde;
 294         int ret;
 295
 296         mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 297         ret = nvkm_mm_head(&vm->mm, 0, page_shift, msize, msize, align,
 298                            &vma->node);
 299         if (unlikely(ret != 0)) {
 300                 mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 301                 return ret;
 302         }
 303
 304         fpde = (vma->node->offset >> mmu->pgt_bits);
 305         lpde = (vma->node->offset + vma->node->length - 1) >> mmu->pgt_bits;
 306
 307         for (pde = fpde; pde <= lpde; pde++) {
 308                 struct nvkm_vm_pgt *vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 309                 int big = (vma->node->type != mmu->spg_shift);
 310
 311                 if (likely(vpgt->refcount[big])) {
 312                         vpgt->refcount[big]++;
 313                         continue;
 314                 }
 315
 316                 ret = nvkm_vm_map_pgt(vm, pde, vma->node->type);
 317                 if (ret) {
 318                         if (pde != fpde)
 319                                 nvkm_vm_unmap_pgt(vm, big, fpde, pde - 1);
 320                         nvkm_mm_free(&vm->mm, &vma->node);
 321                         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 322                         return ret;
 323                 }
 324         }
 325         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 326
 327         vma->vm = NULL;
 328         nvkm_vm_ref(vm, &vma->vm, NULL);
 329         vma->offset = (u64)vma->node->offset << 12;
 330         vma->access = access;
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 void
 335 nvkm_vm_put(struct nvkm_vma *vma)
 336 {
 337         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
 338         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 339         u32 fpde, lpde;
 340
 341         if (unlikely(vma->node == NULL))
 342                 return;
 343         fpde = (vma->node->offset >> mmu->pgt_bits);
 344         lpde = (vma->node->offset + vma->node->length - 1) >> mmu->pgt_bits;
 345
 346         mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 347         nvkm_vm_unmap_pgt(vm, vma->node->type != mmu->spg_shift, fpde, lpde);
 348         nvkm_mm_free(&vm->mm, &vma->node);
 349         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 350
 351         nvkm_vm_ref(NULL, &vma->vm, NULL);
 352 }
 353
 354 int
 355 nvkm_vm_create(struct nvkm_mmu *mmu, u64 offset, u64 length, u64 mm_offset,
 356                u32 block, struct nvkm_vm **pvm)
 357 {
 358         struct nvkm_vm *vm;
 359         u64 mm_length = (offset + length) - mm_offset;
 360         int ret;
 361
 362         vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
 363         if (!vm)
 364                 return -ENOMEM;
 365
 366         INIT_LIST_HEAD(&vm->pgd_list);
 367         vm->mmu = mmu;
 368         kref_init(&vm->refcount);
 369         vm->fpde = offset >> (mmu->pgt_bits + 12);
 370         vm->lpde = (offset + length - 1) >> (mmu->pgt_bits + 12);
 371
 372         vm->pgt  = vzalloc((vm->lpde - vm->fpde + 1) * sizeof(*vm->pgt));
 373         if (!vm->pgt) {
 374                 kfree(vm);
 375                 return -ENOMEM;
 376         }
 377
 378         ret = nvkm_mm_init(&vm->mm, mm_offset >> 12, mm_length >> 12,
 379                            block >> 12);
 380         if (ret) {
 381                 vfree(vm->pgt);
 382                 kfree(vm);
 383                 return ret;
 384         }
 385
 386         *pvm = vm;
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 int
 392 nvkm_vm_new(struct nvkm_device *device, u64 offset, u64 length, u64 mm_offset,
 393             struct nvkm_vm **pvm)
 394 {
 395         struct nvkm_mmu *mmu = nvkm_mmu(device);
 396         return mmu->create(mmu, offset, length, mm_offset, pvm);
 397 }
 398
 399 static int
 400 nvkm_vm_link(struct nvkm_vm *vm, struct nvkm_gpuobj *pgd)
 401 {
 402         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 403         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 404         int i;
 405
 406         if (!pgd)
 407                 return 0;
 408
 409         vpgd = kzalloc(sizeof(*vpgd), GFP_KERNEL);
 410         if (!vpgd)
 411                 return -ENOMEM;
 412
 413         nvkm_gpuobj_ref(pgd, &vpgd->obj);
 414
 415         mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 416         for (i = vm->fpde; i <= vm->lpde; i++)
 417                 mmu->map_pgt(pgd, i, vm->pgt[i - vm->fpde].obj);
 418         list_add(&vpgd->head, &vm->pgd_list);
 419         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 420         return 0;
 421 }
 422
 423 static void
 424 nvkm_vm_unlink(struct nvkm_vm *vm, struct nvkm_gpuobj *mpgd)
 425 {
 426         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 427         struct nvkm_vm_pgd *vpgd, *tmp;
 428         struct nvkm_gpuobj *pgd = NULL;
 429
 430         if (!mpgd)
 431                 return;
 432
 433         mutex_lock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 434         list_for_each_entry_safe(vpgd, tmp, &vm->pgd_list, head) {
 435                 if (vpgd->obj == mpgd) {
 436                         pgd = vpgd->obj;
 437                         list_del(&vpgd->head);
 438                         kfree(vpgd);
 439                         break;
 440                 }
 441         }
 442         mutex_unlock(&nv_subdev(mmu)->mutex);
 443
 444         nvkm_gpuobj_ref(NULL, &pgd);
 445 }
 446
 447 static void
 448 nvkm_vm_del(struct kref *kref)
 449 {
 450         struct nvkm_vm *vm = container_of(kref, typeof(*vm), refcount);
 451         struct nvkm_vm_pgd *vpgd, *tmp;
 452
 453         list_for_each_entry_safe(vpgd, tmp, &vm->pgd_list, head) {
 454                 nvkm_vm_unlink(vm, vpgd->obj);
 455         }
 456
 457         nvkm_mm_fini(&vm->mm);
 458         vfree(vm->pgt);
 459         kfree(vm);
 460 }
 461
 462 int
 463 nvkm_vm_ref(struct nvkm_vm *ref, struct nvkm_vm **ptr, struct nvkm_gpuobj *pgd)
 464 {
 465         if (ref) {
 466                 int ret = nvkm_vm_link(ref, pgd);
 467                 if (ret)
 468                         return ret;
 469
 470                 kref_get(&ref->refcount);
 471         }
 472
 473         if (*ptr) {
 474                 nvkm_vm_unlink(*ptr, pgd);
 475                 kref_put(&(*ptr)->refcount, nvkm_vm_del);
 476         }
 477
 478         *ptr = ref;
 479         return 0;
 480 }