kernel/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_vm.c

   1 /*
   2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
   4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
  10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  23  *
  24  * Authors: Dave Airlie
  25  *          Alex Deucher
  26  *          Jerome Glisse
  27  */
  28 #include <drm/drmP.h>
  29 #include <drm/radeon_drm.h>
  30 #include "radeon.h"
  31 #include "radeon_trace.h"
  32
  33 /*
  34  * GPUVM
  35  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
  36  * rather than there being a single global gart table
  37  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
  38  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
  39  * vram pages and system memory pages and system memory pages
  40  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
  41  * (uncached system pages).
  42  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
  43  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
  44  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
  45  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
  46  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
  47  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
  48  * command buffers and a VMID is assigned.
  49  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
  50  * SI supports 16.
  51  */
  52
  53 /**
  54  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
  55  *
  56  * @rdev: radeon_device pointer
  57  *
  58  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
  59  */
  60 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
  61 {
  62         return rdev->vm_manager.max_pfn >> radeon_vm_block_size;
  63 }
  64
  65 /**
  66  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
  67  *
  68  * @rdev: radeon_device pointer
  69  *
  70  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
  71  */
  72 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
  73 {
  74         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
  75 }
  76
  77 /**
  78  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
  79  *
  80  * @rdev: radeon_device pointer
  81  *
  82  * Init the vm manager (cayman+).
  83  * Returns 0 for success, error for failure.
  84  */
  85 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
  86 {
  87         int r;
  88
  89         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
  90                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
  91                 if (r)
  92                         return r;
  93
  94                 rdev->vm_manager.enabled = true;
  95         }
  96         return 0;
  97 }
  98
  99 /**
 100  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
 101  *
 102  * @rdev: radeon_device pointer
 103  *
 104  * Tear down the VM manager (cayman+).
 105  */
 106 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
 107 {
 108         int i;
 109
 110         if (!rdev->vm_manager.enabled)
 111                 return;
 112
 113         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i)
 114                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
 115         radeon_asic_vm_fini(rdev);
 116         rdev->vm_manager.enabled = false;
 117 }
 118
 119 /**
 120  * radeon_vm_get_bos - add the vm BOs to a validation list
 121  *
 122  * @vm: vm providing the BOs
 123  * @head: head of validation list
 124  *
 125  * Add the page directory to the list of BOs to
 126  * validate for command submission (cayman+).
 127  */
 128 struct radeon_bo_list *radeon_vm_get_bos(struct radeon_device *rdev,
 129                                           struct radeon_vm *vm,
 130                                           struct list_head *head)
 131 {
 132         struct radeon_bo_list *list;
 133         unsigned i, idx;
 134
 135         list = drm_malloc_ab(vm->max_pde_used + 2,
 136                              sizeof(struct radeon_bo_list));
 137         if (!list)
 138                 return NULL;
 139
 140         /* add the vm page table to the list */
 141         list[0].robj = vm->page_directory;
 142         list[0].prefered_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 143         list[0].allowed_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 144         list[0].tv.bo = &vm->page_directory->tbo;
 145         list[0].tv.shared = true;
 146         list[0].tiling_flags = 0;
 147         list_add(&list[0].tv.head, head);
 148
 149         for (i = 0, idx = 1; i <= vm->max_pde_used; i++) {
 150                 if (!vm->page_tables[i].bo)
 151                         continue;
 152
 153                 list[idx].robj = vm->page_tables[i].bo;
 154                 list[idx].prefered_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 155                 list[idx].allowed_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 156                 list[idx].tv.bo = &list[idx].robj->tbo;
 157                 list[idx].tv.shared = true;
 158                 list[idx].tiling_flags = 0;
 159                 list_add(&list[idx++].tv.head, head);
 160         }
 161
 162         return list;
 163 }
 164
 165 /**
 166  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
 167  *
 168  * @rdev: radeon_device pointer
 169  * @vm: vm to allocate id for
 170  * @ring: ring we want to submit job to
 171  *
 172  * Allocate an id for the vm (cayman+).
 173  * Returns the fence we need to sync to (if any).
 174  *
 175  * Global and local mutex must be locked!
 176  */
 177 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
 178                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
 179 {
 180         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
 181         struct radeon_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring];
 182
 183         unsigned choices[2] = {};
 184         unsigned i;
 185
 186         /* check if the id is still valid */
 187         if (vm_id->id && vm_id->last_id_use &&
 188             vm_id->last_id_use == rdev->vm_manager.active[vm_id->id])
 189                 return NULL;
 190
 191         /* we definately need to flush */
 192         vm_id->pd_gpu_addr = ~0ll;
 193
 194         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
 195         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
 196                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
 197
 198                 if (fence == NULL) {
 199                         /* found a free one */
 200                         vm_id->id = i;
 201                         trace_radeon_vm_grab_id(i, ring);
 202                         return NULL;
 203                 }
 204
 205                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
 206                         best[fence->ring] = fence;
 207                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
 208                 }
 209         }
 210
 211         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 212                 if (choices[i]) {
 213                         vm_id->id = choices[i];
 214                         trace_radeon_vm_grab_id(choices[i], ring);
 215                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
 216                 }
 217         }
 218
 219         /* should never happen */
 220         BUG();
 221         return NULL;
 222 }
 223
 224 /**
 225  * radeon_vm_flush - hardware flush the vm
 226  *
 227  * @rdev: radeon_device pointer
 228  * @vm: vm we want to flush
 229  * @ring: ring to use for flush
 230  * @updates: last vm update that is waited for
 231  *
 232  * Flush the vm (cayman+).
 233  *
 234  * Global and local mutex must be locked!
 235  */
 236 void radeon_vm_flush(struct radeon_device *rdev,
 237                      struct radeon_vm *vm,
 238                      int ring, struct radeon_fence *updates)
 239 {
 240         uint64_t pd_addr = radeon_bo_gpu_offset(vm->page_directory);
 241         struct radeon_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring];
 242
 243         if (pd_addr != vm_id->pd_gpu_addr || !vm_id->flushed_updates ||
 244             radeon_fence_is_earlier(vm_id->flushed_updates, updates)) {
 245
 246                 trace_radeon_vm_flush(pd_addr, ring, vm->ids[ring].id);
 247                 radeon_fence_unref(&vm_id->flushed_updates);
 248                 vm_id->flushed_updates = radeon_fence_ref(updates);
 249                 vm_id->pd_gpu_addr = pd_addr;
 250                 radeon_ring_vm_flush(rdev, &rdev->ring[ring],
 251                                      vm_id->id, vm_id->pd_gpu_addr);
 252
 253         }
 254 }
 255
 256 /**
 257  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
 258  *
 259  * @rdev: radeon_device pointer
 260  * @vm: vm we want to fence
 261  * @fence: fence to remember
 262  *
 263  * Fence the vm (cayman+).
 264  * Set the fence used to protect page table and id.
 265  *
 266  * Global and local mutex must be locked!
 267  */
 268 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
 269                      struct radeon_vm *vm,
 270                      struct radeon_fence *fence)
 271 {
 272         unsigned vm_id = vm->ids[fence->ring].id;
 273
 274         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm_id]);
 275         rdev->vm_manager.active[vm_id] = radeon_fence_ref(fence);
 276
 277         radeon_fence_unref(&vm->ids[fence->ring].last_id_use);
 278         vm->ids[fence->ring].last_id_use = radeon_fence_ref(fence);
 279 }
 280
 281 /**
 282  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
 283  *
 284  * @vm: requested vm
 285  * @bo: requested buffer object
 286  *
 287  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
 288  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
 289  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
 290  *
 291  * Object has to be reserved!
 292  */
 293 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
 294                                        struct radeon_bo *bo)
 295 {
 296         struct radeon_bo_va *bo_va;
 297
 298         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 299                 if (bo_va->vm == vm) {
 300                         return bo_va;
 301                 }
 302         }
 303         return NULL;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
 308  *
 309  * @rdev: radeon_device pointer
 310  * @vm: requested vm
 311  * @bo: radeon buffer object
 312  *
 313  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
 314  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
 315  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
 316  *
 317  * Object has to be reserved!
 318  */
 319 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
 320                                       struct radeon_vm *vm,
 321                                       struct radeon_bo *bo)
 322 {
 323         struct radeon_bo_va *bo_va;
 324
 325         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 326         if (bo_va == NULL) {
 327                 return NULL;
 328         }
 329         bo_va->vm = vm;
 330         bo_va->bo = bo;
 331         bo_va->it.start = 0;
 332         bo_va->it.last = 0;
 333         bo_va->flags = 0;
 334         bo_va->addr = 0;
 335         bo_va->ref_count = 1;
 336         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
 337         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_status);
 338
 339         mutex_lock(&vm->mutex);
 340         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
 341         mutex_unlock(&vm->mutex);
 342
 343         return bo_va;
 344 }
 345
 346 /**
 347  * radeon_vm_set_pages - helper to call the right asic function
 348  *
 349  * @rdev: radeon_device pointer
 350  * @ib: indirect buffer to fill with commands
 351  * @pe: addr of the page entry
 352  * @addr: dst addr to write into pe
 353  * @count: number of page entries to update
 354  * @incr: increase next addr by incr bytes
 355  * @flags: hw access flags
 356  *
 357  * Traces the parameters and calls the right asic functions
 358  * to setup the page table using the DMA.
 359  */
 360 static void radeon_vm_set_pages(struct radeon_device *rdev,
 361                                 struct radeon_ib *ib,
 362                                 uint64_t pe,
 363                                 uint64_t addr, unsigned count,
 364                                 uint32_t incr, uint32_t flags)
 365 {
 366         trace_radeon_vm_set_page(pe, addr, count, incr, flags);
 367
 368         if ((flags & R600_PTE_GART_MASK) == R600_PTE_GART_MASK) {
 369                 uint64_t src = rdev->gart.table_addr + (addr >> 12) * 8;
 370                 radeon_asic_vm_copy_pages(rdev, ib, pe, src, count);
 371
 372         } else if ((flags & R600_PTE_SYSTEM) || (count < 3)) {
 373                 radeon_asic_vm_write_pages(rdev, ib, pe, addr,
 374                                            count, incr, flags);
 375
 376         } else {
 377                 radeon_asic_vm_set_pages(rdev, ib, pe, addr,
 378                                          count, incr, flags);
 379         }
 380 }
 381
 382 /**
 383  * radeon_vm_clear_bo - initially clear the page dir/table
 384  *
 385  * @rdev: radeon_device pointer
 386  * @bo: bo to clear
 387  */
 388 static int radeon_vm_clear_bo(struct radeon_device *rdev,
 389                               struct radeon_bo *bo)
 390 {
 391         struct radeon_ib ib;
 392         unsigned entries;
 393         uint64_t addr;
 394         int r;
 395
 396         r = radeon_bo_reserve(bo, false);
 397         if (r)
 398                 return r;
 399
 400         r = ttm_bo_validate(&bo->tbo, &bo->placement, true, false);
 401         if (r)
 402                 goto error_unreserve;
 403
 404         addr = radeon_bo_gpu_offset(bo);
 405         entries = radeon_bo_size(bo) / 8;
 406
 407         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, 256);
 408         if (r)
 409                 goto error_unreserve;
 410
 411         ib.length_dw = 0;
 412
 413         radeon_vm_set_pages(rdev, &ib, addr, 0, entries, 0, 0);
 414         radeon_asic_vm_pad_ib(rdev, &ib);
 415         WARN_ON(ib.length_dw > 64);
 416
 417         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL, false);
 418         if (r)
 419                 goto error_free;
 420
 421         ib.fence->is_vm_update = true;
 422         radeon_bo_fence(bo, ib.fence, false);
 423
 424 error_free:
 425         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 426
 427 error_unreserve:
 428         radeon_bo_unreserve(bo);
 429         return r;
 430 }
 431
 432 /**
 433  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
 434  *
 435  * @rdev: radeon_device pointer
 436  * @bo_va: bo_va to store the address
 437  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
 438  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
 439  *
 440  * Set offset of @bo_va (cayman+).
 441  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
 442  * Returns 0 for success, error for failure.
 443  *
 444  * Object has to be reserved and gets unreserved by this function!
 445  */
 446 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
 447                           struct radeon_bo_va *bo_va,
 448                           uint64_t soffset,
 449                           uint32_t flags)
 450 {
 451         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
 452         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 453         unsigned last_pfn, pt_idx;
 454         uint64_t eoffset;
 455         int r;
 456
 457         if (soffset) {
 458                 /* make sure object fit at this offset */
 459                 eoffset = soffset + size;
 460                 if (soffset >= eoffset) {
 461                         r = -EINVAL;
 462                         goto error_unreserve;
 463                 }
 464
 465                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 466                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
 467                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
 468                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
 469                         r = -EINVAL;
 470                         goto error_unreserve;
 471                 }
 472
 473         } else {
 474                 eoffset = last_pfn = 0;
 475         }
 476
 477         mutex_lock(&vm->mutex);
 478         soffset /= RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 479         eoffset /= RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 480         if (soffset || eoffset) {
 481                 struct interval_tree_node *it;
 482                 it = interval_tree_iter_first(&vm->va, soffset, eoffset - 1);
 483                 if (it && it != &bo_va->it) {
 484                         struct radeon_bo_va *tmp;
 485                         tmp = container_of(it, struct radeon_bo_va, it);
 486                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
 487                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%010Lx conflict with "
 488                                 "(bo %p 0x%010lx 0x%010lx)\n", bo_va->bo,
 489                                 soffset, tmp->bo, tmp->it.start, tmp->it.last);
 490                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 491                         r = -EINVAL;
 492                         goto error_unreserve;
 493                 }
 494         }
 495
 496         if (bo_va->it.start || bo_va->it.last) {
 497                 if (bo_va->addr) {
 498                         /* add a clone of the bo_va to clear the old address */
 499                         struct radeon_bo_va *tmp;
 500                         tmp = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 501                         if (!tmp) {
 502                                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 503                                 r = -ENOMEM;
 504                                 goto error_unreserve;
 505                         }
 506                         tmp->it.start = bo_va->it.start;
 507                         tmp->it.last = bo_va->it.last;
 508                         tmp->vm = vm;
 509                         tmp->addr = bo_va->addr;
 510                         tmp->bo = radeon_bo_ref(bo_va->bo);
 511                         spin_lock(&vm->status_lock);
 512                         list_add(&tmp->vm_status, &vm->freed);
 513                         spin_unlock(&vm->status_lock);
 514
 515                         bo_va->addr = 0;
 516                 }
 517
 518                 interval_tree_remove(&bo_va->it, &vm->va);
 519                 bo_va->it.start = 0;
 520                 bo_va->it.last = 0;
 521         }
 522
 523         if (soffset || eoffset) {
 524                 bo_va->it.start = soffset;
 525                 bo_va->it.last = eoffset - 1;
 526                 interval_tree_insert(&bo_va->it, &vm->va);
 527         }
 528
 529         bo_va->flags = flags;
 530         bo_va->addr = 0;
 531
 532         soffset >>= radeon_vm_block_size;
 533         eoffset >>= radeon_vm_block_size;
 534
 535         BUG_ON(eoffset >= radeon_vm_num_pdes(rdev));
 536
 537         if (eoffset > vm->max_pde_used)
 538                 vm->max_pde_used = eoffset;
 539
 540         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
 541
 542         /* walk over the address space and allocate the page tables */
 543         for (pt_idx = soffset; pt_idx <= eoffset; ++pt_idx) {
 544                 struct radeon_bo *pt;
 545
 546                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo)
 547                         continue;
 548
 549                 /* drop mutex to allocate and clear page table */
 550                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 551
 552                 r = radeon_bo_create(rdev, RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
 553                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, true,
 554                                      RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, 0,
 555                                      NULL, NULL, &pt);
 556                 if (r)
 557                         return r;
 558
 559                 r = radeon_vm_clear_bo(rdev, pt);
 560                 if (r) {
 561                         radeon_bo_unref(&pt);
 562                         return r;
 563                 }
 564
 565                 /* aquire mutex again */
 566                 mutex_lock(&vm->mutex);
 567                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo) {
 568                         /* someone else allocated the pt in the meantime */
 569                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 570                         radeon_bo_unref(&pt);
 571                         mutex_lock(&vm->mutex);
 572                         continue;
 573                 }
 574
 575                 vm->page_tables[pt_idx].addr = 0;
 576                 vm->page_tables[pt_idx].bo = pt;
 577         }
 578
 579         mutex_unlock(&vm->mutex);
 580         return 0;
 581
 582 error_unreserve:
 583         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
 584         return r;
 585 }
 586
 587 /**
 588  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
 589  *
 590  * @rdev: radeon_device pointer
 591  * @addr: the unmapped addr
 592  *
 593  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
 594  * to (cayman+).
 595  * Returns the physical address of the page.
 596  */
 597 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
 598 {
 599         uint64_t result;
 600
 601         /* page table offset */
 602         result = rdev->gart.pages_entry[addr >> RADEON_GPU_PAGE_SHIFT];
 603         result &= ~RADEON_GPU_PAGE_MASK;
 604
 605         return result;
 606 }
 607
 608 /**
 609  * radeon_vm_page_flags - translate page flags to what the hw uses
 610  *
 611  * @flags: flags comming from userspace
 612  *
 613  * Translate the flags the userspace ABI uses to hw flags.
 614  */
 615 static uint32_t radeon_vm_page_flags(uint32_t flags)
 616 {
 617         uint32_t hw_flags = 0;
 618         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_VALID) ? R600_PTE_VALID : 0;
 619         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_READABLE) ? R600_PTE_READABLE : 0;
 620         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_WRITEABLE) ? R600_PTE_WRITEABLE : 0;
 621         if (flags & RADEON_VM_PAGE_SYSTEM) {
 622                 hw_flags |= R600_PTE_SYSTEM;
 623                 hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_SNOOPED) ? R600_PTE_SNOOPED : 0;
 624         }
 625         return hw_flags;
 626 }
 627
 628 /**
 629  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
 630  *
 631  * @rdev: radeon_device pointer
 632  * @vm: requested vm
 633  * @start: start of GPU address range
 634  * @end: end of GPU address range
 635  *
 636  * Allocates new page tables if necessary
 637  * and updates the page directory (cayman+).
 638  * Returns 0 for success, error for failure.
 639  *
 640  * Global and local mutex must be locked!
 641  */
 642 int radeon_vm_update_page_directory(struct radeon_device *rdev,
 643                                     struct radeon_vm *vm)
 644 {
 645         struct radeon_bo *pd = vm->page_directory;
 646         uint64_t pd_addr = radeon_bo_gpu_offset(pd);
 647         uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
 648         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
 649         unsigned count = 0, pt_idx, ndw;
 650         struct radeon_ib ib;
 651         int r;
 652
 653         /* padding, etc. */
 654         ndw = 64;
 655
 656         /* assume the worst case */
 657         ndw += vm->max_pde_used * 6;
 658
 659         /* update too big for an IB */
 660         if (ndw > 0xfffff)
 661                 return -ENOMEM;
 662
 663         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
 664         if (r)
 665                 return r;
 666         ib.length_dw = 0;
 667
 668         /* walk over the address space and update the page directory */
 669         for (pt_idx = 0; pt_idx <= vm->max_pde_used; ++pt_idx) {
 670                 struct radeon_bo *bo = vm->page_tables[pt_idx].bo;
 671                 uint64_t pde, pt;
 672
 673                 if (bo == NULL)
 674                         continue;
 675
 676                 pt = radeon_bo_gpu_offset(bo);
 677                 if (vm->page_tables[pt_idx].addr == pt)
 678                         continue;
 679                 vm->page_tables[pt_idx].addr = pt;
 680
 681                 pde = pd_addr + pt_idx * 8;
 682                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
 683                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
 684
 685                         if (count) {
 686                                 radeon_vm_set_pages(rdev, &ib, last_pde,
 687                                                     last_pt, count, incr,
 688                                                     R600_PTE_VALID);
 689                         }
 690
 691                         count = 1;
 692                         last_pde = pde;
 693                         last_pt = pt;
 694                 } else {
 695                         ++count;
 696                 }
 697         }
 698
 699         if (count)
 700                 radeon_vm_set_pages(rdev, &ib, last_pde, last_pt, count,
 701                                     incr, R600_PTE_VALID);
 702
 703         if (ib.length_dw != 0) {
 704                 radeon_asic_vm_pad_ib(rdev, &ib);
 705
 706                 radeon_sync_resv(rdev, &ib.sync, pd->tbo.resv, true);
 707                 WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
 708                 r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL, false);
 709                 if (r) {
 710                         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 711                         return r;
 712                 }
 713                 ib.fence->is_vm_update = true;
 714                 radeon_bo_fence(pd, ib.fence, false);
 715         }
 716         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 717
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 /**
 722  * radeon_vm_frag_ptes - add fragment information to PTEs
 723  *
 724  * @rdev: radeon_device pointer
 725  * @ib: IB for the update
 726  * @pe_start: first PTE to handle
 727  * @pe_end: last PTE to handle
 728  * @addr: addr those PTEs should point to
 729  * @flags: hw mapping flags
 730  *
 731  * Global and local mutex must be locked!
 732  */
 733 static void radeon_vm_frag_ptes(struct radeon_device *rdev,
 734                                 struct radeon_ib *ib,
 735                                 uint64_t pe_start, uint64_t pe_end,
 736                                 uint64_t addr, uint32_t flags)
 737 {
 738         /**
 739          * The MC L1 TLB supports variable sized pages, based on a fragment
 740          * field in the PTE. When this field is set to a non-zero value, page
 741          * granularity is increased from 4KB to (1 << (12 + frag)). The PTE
 742          * flags are considered valid for all PTEs within the fragment range
 743          * and corresponding mappings are assumed to be physically contiguous.
 744          *
 745          * The L1 TLB can store a single PTE for the whole fragment,
 746          * significantly increasing the space available for translation
 747          * caching. This leads to large improvements in throughput when the
 748          * TLB is under pressure.
 749          *
 750          * The L2 TLB distributes small and large fragments into two
 751          * asymmetric partitions. The large fragment cache is significantly
 752          * larger. Thus, we try to use large fragments wherever possible.
 753          * Userspace can support this by aligning virtual base address and
 754          * allocation size to the fragment size.
 755          */
 756
 757         /* NI is optimized for 256KB fragments, SI and newer for 64KB */
 758         uint64_t frag_flags = ((rdev->family == CHIP_CAYMAN) ||
 759                                (rdev->family == CHIP_ARUBA)) ?
 760                         R600_PTE_FRAG_256KB : R600_PTE_FRAG_64KB;
 761         uint64_t frag_align = ((rdev->family == CHIP_CAYMAN) ||
 762                                (rdev->family == CHIP_ARUBA)) ? 0x200 : 0x80;
 763
 764         uint64_t frag_start = ALIGN(pe_start, frag_align);
 765         uint64_t frag_end = pe_end & ~(frag_align - 1);
 766
 767         unsigned count;
 768
 769         /* system pages are non continuously */
 770         if ((flags & R600_PTE_SYSTEM) || !(flags & R600_PTE_VALID) ||
 771             (frag_start >= frag_end)) {
 772
 773                 count = (pe_end - pe_start) / 8;
 774                 radeon_vm_set_pages(rdev, ib, pe_start, addr, count,
 775                                     RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 776                 return;
 777         }
 778
 779         /* handle the 4K area at the beginning */
 780         if (pe_start != frag_start) {
 781                 count = (frag_start - pe_start) / 8;
 782                 radeon_vm_set_pages(rdev, ib, pe_start, addr, count,
 783                                     RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 784                 addr += RADEON_GPU_PAGE_SIZE * count;
 785         }
 786
 787         /* handle the area in the middle */
 788         count = (frag_end - frag_start) / 8;
 789         radeon_vm_set_pages(rdev, ib, frag_start, addr, count,
 790                             RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags | frag_flags);
 791
 792         /* handle the 4K area at the end */
 793         if (frag_end != pe_end) {
 794                 addr += RADEON_GPU_PAGE_SIZE * count;
 795                 count = (pe_end - frag_end) / 8;
 796                 radeon_vm_set_pages(rdev, ib, frag_end, addr, count,
 797                                     RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 798         }
 799 }
 800
 801 /**
 802  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
 803  *
 804  * @rdev: radeon_device pointer
 805  * @vm: requested vm
 806  * @start: start of GPU address range
 807  * @end: end of GPU address range
 808  * @dst: destination address to map to
 809  * @flags: mapping flags
 810  *
 811  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
 812  *
 813  * Global and local mutex must be locked!
 814  */
 815 static int radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
 816                                  struct radeon_vm *vm,
 817                                  struct radeon_ib *ib,
 818                                  uint64_t start, uint64_t end,
 819                                  uint64_t dst, uint32_t flags)
 820 {
 821         uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
 822         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
 823         unsigned count = 0;
 824         uint64_t addr;
 825
 826         /* walk over the address space and update the page tables */
 827         for (addr = start; addr < end; ) {
 828                 uint64_t pt_idx = addr >> radeon_vm_block_size;
 829                 struct radeon_bo *pt = vm->page_tables[pt_idx].bo;
 830                 unsigned nptes;
 831                 uint64_t pte;
 832                 int r;
 833
 834                 radeon_sync_resv(rdev, &ib->sync, pt->tbo.resv, true);
 835                 r = reservation_object_reserve_shared(pt->tbo.resv);
 836                 if (r)
 837                         return r;
 838
 839                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
 840                         nptes = end - addr;
 841                 else
 842                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
 843
 844                 pte = radeon_bo_gpu_offset(pt);
 845                 pte += (addr & mask) * 8;
 846
 847                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
 848
 849                         if (count) {
 850                                 radeon_vm_frag_ptes(rdev, ib, last_pte,
 851                                                     last_pte + 8 * count,
 852                                                     last_dst, flags);
 853                         }
 854
 855                         count = nptes;
 856                         last_pte = pte;
 857                         last_dst = dst;
 858                 } else {
 859                         count += nptes;
 860                 }
 861
 862                 addr += nptes;
 863                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 864         }
 865
 866         if (count) {
 867                 radeon_vm_frag_ptes(rdev, ib, last_pte,
 868                                     last_pte + 8 * count,
 869                                     last_dst, flags);
 870         }
 871
 872         return 0;
 873 }
 874
 875 /**
 876  * radeon_vm_fence_pts - fence page tables after an update
 877  *
 878  * @vm: requested vm
 879  * @start: start of GPU address range
 880  * @end: end of GPU address range
 881  * @fence: fence to use
 882  *
 883  * Fence the page tables in the range @start - @end (cayman+).
 884  *
 885  * Global and local mutex must be locked!
 886  */
 887 static void radeon_vm_fence_pts(struct radeon_vm *vm,
 888                                 uint64_t start, uint64_t end,
 889                                 struct radeon_fence *fence)
 890 {
 891         unsigned i;
 892
 893         start >>= radeon_vm_block_size;
 894         end >>= radeon_vm_block_size;
 895
 896         for (i = start; i <= end; ++i)
 897                 radeon_bo_fence(vm->page_tables[i].bo, fence, true);
 898 }
 899
 900 /**
 901  * radeon_vm_bo_update - map a bo into the vm page table
 902  *
 903  * @rdev: radeon_device pointer
 904  * @vm: requested vm
 905  * @bo: radeon buffer object
 906  * @mem: ttm mem
 907  *
 908  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
 909  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
 910  *
 911  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
 912  */
 913 int radeon_vm_bo_update(struct radeon_device *rdev,
 914                         struct radeon_bo_va *bo_va,
 915                         struct ttm_mem_reg *mem)
 916 {
 917         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 918         struct radeon_ib ib;
 919         unsigned nptes, ncmds, ndw;
 920         uint64_t addr;
 921         uint32_t flags;
 922         int r;
 923
 924         if (!bo_va->it.start) {
 925                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
 926                         bo_va->bo, vm);
 927                 return -EINVAL;
 928         }
 929
 930         spin_lock(&vm->status_lock);
 931         list_del_init(&bo_va->vm_status);
 932         spin_unlock(&vm->status_lock);
 933
 934         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
 935         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 936         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SNOOPED;
 937         if (bo_va->bo && radeon_ttm_tt_is_readonly(bo_va->bo->tbo.ttm))
 938                 bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_WRITEABLE;
 939
 940         if (mem) {
 941                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
 942                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
 943                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
 944                 }
 945                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
 946                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 947                         if (!(bo_va->bo->flags & (RADEON_GEM_GTT_WC | RADEON_GEM_GTT_UC)))
 948                                 bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SNOOPED;
 949
 950                 } else {
 951                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
 952                 }
 953         } else {
 954                 addr = 0;
 955         }
 956
 957         if (addr == bo_va->addr)
 958                 return 0;
 959         bo_va->addr = addr;
 960
 961         trace_radeon_vm_bo_update(bo_va);
 962
 963         nptes = bo_va->it.last - bo_va->it.start + 1;
 964
 965         /* reserve space for one command every (1 << BLOCK_SIZE) entries
 966            or 2k dwords (whatever is smaller) */
 967         ncmds = (nptes >> min(radeon_vm_block_size, 11)) + 1;
 968
 969         /* padding, etc. */
 970         ndw = 64;
 971
 972         flags = radeon_vm_page_flags(bo_va->flags);
 973         if ((flags & R600_PTE_GART_MASK) == R600_PTE_GART_MASK) {
 974                 /* only copy commands needed */
 975                 ndw += ncmds * 7;
 976
 977         } else if (flags & R600_PTE_SYSTEM) {
 978                 /* header for write data commands */
 979                 ndw += ncmds * 4;
 980
 981                 /* body of write data command */
 982                 ndw += nptes * 2;
 983
 984         } else {
 985                 /* set page commands needed */
 986                 ndw += ncmds * 10;
 987
 988                 /* two extra commands for begin/end of fragment */
 989                 ndw += 2 * 10;
 990         }
 991
 992         /* update too big for an IB */
 993         if (ndw > 0xfffff)
 994                 return -ENOMEM;
 995
 996         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
 997         if (r)
 998                 return r;
 999         ib.length_dw = 0;
1000
1001         if (!(bo_va->flags & RADEON_VM_PAGE_VALID)) {
1002                 unsigned i;
1003
1004                 for (i = 0; i < RADEON_NUM_RINGS; ++i)
1005                         radeon_sync_fence(&ib.sync, vm->ids[i].last_id_use);
1006         }
1007
1008         r = radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, &ib, bo_va->it.start,
1009                                   bo_va->it.last + 1, addr,
1010                                   radeon_vm_page_flags(bo_va->flags));
1011         if (r) {
1012                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1013                 return r;
1014         }
1015
1016         radeon_asic_vm_pad_ib(rdev, &ib);
1017         WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
1018
1019         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL, false);
1020         if (r) {
1021                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1022                 return r;
1023         }
1024         ib.fence->is_vm_update = true;
1025         radeon_vm_fence_pts(vm, bo_va->it.start, bo_va->it.last + 1, ib.fence);
1026         radeon_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1027         bo_va->last_pt_update = radeon_fence_ref(ib.fence);
1028         radeon_ib_free(rdev, &ib);
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 /**
1034  * radeon_vm_clear_freed - clear freed BOs in the PT
1035  *
1036  * @rdev: radeon_device pointer
1037  * @vm: requested vm
1038  *
1039  * Make sure all freed BOs are cleared in the PT.
1040  * Returns 0 for success.
1041  *
1042  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
1043  */
1044 int radeon_vm_clear_freed(struct radeon_device *rdev,
1045                           struct radeon_vm *vm)
1046 {
1047         struct radeon_bo_va *bo_va;
1048         int r;
1049
1050         spin_lock(&vm->status_lock);
1051         while (!list_empty(&vm->freed)) {
1052                 bo_va = list_first_entry(&vm->freed,
1053                         struct radeon_bo_va, vm_status);
1054                 spin_unlock(&vm->status_lock);
1055
1056                 r = radeon_vm_bo_update(rdev, bo_va, NULL);
1057                 radeon_bo_unref(&bo_va->bo);
1058                 radeon_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1059                 kfree(bo_va);
1060                 if (r)
1061                         return r;
1062
1063                 spin_lock(&vm->status_lock);
1064         }
1065         spin_unlock(&vm->status_lock);
1066         return 0;
1067
1068 }
1069
1070 /**
1071  * radeon_vm_clear_invalids - clear invalidated BOs in the PT
1072  *
1073  * @rdev: radeon_device pointer
1074  * @vm: requested vm
1075  *
1076  * Make sure all invalidated BOs are cleared in the PT.
1077  * Returns 0 for success.
1078  *
1079  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
1080  */
1081 int radeon_vm_clear_invalids(struct radeon_device *rdev,
1082                              struct radeon_vm *vm)
1083 {
1084         struct radeon_bo_va *bo_va;
1085         int r;
1086
1087         spin_lock(&vm->status_lock);
1088         while (!list_empty(&vm->invalidated)) {
1089                 bo_va = list_first_entry(&vm->invalidated,
1090                         struct radeon_bo_va, vm_status);
1091                 spin_unlock(&vm->status_lock);
1092
1093                 r = radeon_vm_bo_update(rdev, bo_va, NULL);
1094                 if (r)
1095                         return r;
1096
1097                 spin_lock(&vm->status_lock);
1098         }
1099         spin_unlock(&vm->status_lock);
1100
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 /**
1105  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1106  *
1107  * @rdev: radeon_device pointer
1108  * @bo_va: requested bo_va
1109  *
1110  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1111  *
1112  * Object have to be reserved!
1113  */
1114 void radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1115                       struct radeon_bo_va *bo_va)
1116 {
1117         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
1118
1119         list_del(&bo_va->bo_list);
1120
1121         mutex_lock(&vm->mutex);
1122         if (bo_va->it.start || bo_va->it.last)
1123                 interval_tree_remove(&bo_va->it, &vm->va);
1124         spin_lock(&vm->status_lock);
1125         list_del(&bo_va->vm_status);
1126
1127         if (bo_va->addr) {
1128                 bo_va->bo = radeon_bo_ref(bo_va->bo);
1129                 list_add(&bo_va->vm_status, &vm->freed);
1130         } else {
1131                 radeon_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1132                 kfree(bo_va);
1133         }
1134         spin_unlock(&vm->status_lock);
1135
1136         mutex_unlock(&vm->mutex);
1137 }
1138
1139 /**
1140  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1141  *
1142  * @rdev: radeon_device pointer
1143  * @vm: requested vm
1144  * @bo: radeon buffer object
1145  *
1146  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1147  */
1148 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1149                              struct radeon_bo *bo)
1150 {
1151         struct radeon_bo_va *bo_va;
1152
1153         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1154                 if (bo_va->addr) {
1155                         spin_lock(&bo_va->vm->status_lock);
1156                         list_del(&bo_va->vm_status);
1157                         list_add(&bo_va->vm_status, &bo_va->vm->invalidated);
1158                         spin_unlock(&bo_va->vm->status_lock);
1159                 }
1160         }
1161 }
1162
1163 /**
1164  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1165  *
1166  * @rdev: radeon_device pointer
1167  * @vm: requested vm
1168  *
1169  * Init @vm fields (cayman+).
1170  */
1171 int radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1172 {
1173         const unsigned align = min(RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
1174                 RADEON_VM_PTE_COUNT * 8);
1175         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
1176         int i, r;
1177
1178         vm->ib_bo_va = NULL;
1179         for (i = 0; i < RADEON_NUM_RINGS; ++i) {
1180                 vm->ids[i].id = 0;
1181                 vm->ids[i].flushed_updates = NULL;
1182                 vm->ids[i].last_id_use = NULL;
1183         }
1184         mutex_init(&vm->mutex);
1185         vm->va = RB_ROOT;
1186         spin_lock_init(&vm->status_lock);
1187         INIT_LIST_HEAD(&vm->invalidated);
1188         INIT_LIST_HEAD(&vm->freed);
1189
1190         pd_size = radeon_vm_directory_size(rdev);
1191         pd_entries = radeon_vm_num_pdes(rdev);
1192
1193         /* allocate page table array */
1194         pts_size = pd_entries * sizeof(struct radeon_vm_pt);
1195         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
1196         if (vm->page_tables == NULL) {
1197                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
1198                 return -ENOMEM;
1199         }
1200
1201         r = radeon_bo_create(rdev, pd_size, align, true,
1202                              RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, 0, NULL,
1203                              NULL, &vm->page_directory);
1204         if (r)
1205                 return r;
1206
1207         r = radeon_vm_clear_bo(rdev, vm->page_directory);
1208         if (r) {
1209                 radeon_bo_unref(&vm->page_directory);
1210                 vm->page_directory = NULL;
1211                 return r;
1212         }
1213
1214         return 0;
1215 }
1216
1217 /**
1218  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1219  *
1220  * @rdev: radeon_device pointer
1221  * @vm: requested vm
1222  *
1223  * Tear down @vm (cayman+).
1224  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1225  */
1226 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1227 {
1228         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1229         int i, r;
1230
1231         if (!RB_EMPTY_ROOT(&vm->va)) {
1232                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1233         }
1234         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, it.rb) {
1235                 interval_tree_remove(&bo_va->it, &vm->va);
1236                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1237                 if (!r) {
1238                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1239                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1240                         radeon_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1241                         kfree(bo_va);
1242                 }
1243         }
1244         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->freed, vm_status) {
1245                 radeon_bo_unref(&bo_va->bo);
1246                 radeon_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1247                 kfree(bo_va);
1248         }
1249
1250         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
1251                 radeon_bo_unref(&vm->page_tables[i].bo);
1252         kfree(vm->page_tables);
1253
1254         radeon_bo_unref(&vm->page_directory);
1255
1256         for (i = 0; i < RADEON_NUM_RINGS; ++i) {
1257                 radeon_fence_unref(&vm->ids[i].flushed_updates);
1258                 radeon_fence_unref(&vm->ids[i].last_id_use);
1259         }
1260
1261         mutex_destroy(&vm->mutex);
1262 }