drm/amdgpu: rework vm_grab_id interface
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / gpu / drm / amd / amdgpu / amdgpu_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/amdgpu_drm.h>
30 #include "amdgpu.h"
31 #include "amdgpu_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  * amdgpu_vm_num_pde - return the number of page directory entries
55  *
56  * @adev: amdgpu_device pointer
57  *
58  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
59  */
60 static unsigned amdgpu_vm_num_pdes(struct amdgpu_device *adev)
61 {
62         return adev->vm_manager.max_pfn >> amdgpu_vm_block_size;
63 }
64
65 /**
66  * amdgpu_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
67  *
68  * @adev: amdgpu_device pointer
69  *
70  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
71  */
72 static unsigned amdgpu_vm_directory_size(struct amdgpu_device *adev)
73 {
74         return AMDGPU_GPU_PAGE_ALIGN(amdgpu_vm_num_pdes(adev) * 8);
75 }
76
77 /**
78  * amdgpu_vm_get_bos - add the vm BOs to a validation list
79  *
80  * @vm: vm providing the BOs
81  * @head: head of validation list
82  *
83  * Add the page directory to the list of BOs to
84  * validate for command submission (cayman+).
85  */
86 struct amdgpu_bo_list_entry *amdgpu_vm_get_bos(struct amdgpu_device *adev,
87                                           struct amdgpu_vm *vm,
88                                           struct list_head *head)
89 {
90         struct amdgpu_bo_list_entry *list;
91         unsigned i, idx;
92
93         mutex_lock(&vm->mutex);
94         list = drm_malloc_ab(vm->max_pde_used + 2,
95                              sizeof(struct amdgpu_bo_list_entry));
96         if (!list) {
97                 mutex_unlock(&vm->mutex);
98                 return NULL;
99         }
100
101         /* add the vm page table to the list */
102         list[0].robj = vm->page_directory;
103         list[0].prefered_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
104         list[0].allowed_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
105         list[0].priority = 0;
106         list[0].tv.bo = &vm->page_directory->tbo;
107         list[0].tv.shared = true;
108         list_add(&list[0].tv.head, head);
109
110         for (i = 0, idx = 1; i <= vm->max_pde_used; i++) {
111                 if (!vm->page_tables[i].bo)
112                         continue;
113
114                 list[idx].robj = vm->page_tables[i].bo;
115                 list[idx].prefered_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
116                 list[idx].allowed_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
117                 list[idx].priority = 0;
118                 list[idx].tv.bo = &list[idx].robj->tbo;
119                 list[idx].tv.shared = true;
120                 list_add(&list[idx++].tv.head, head);
121         }
122         mutex_unlock(&vm->mutex);
123
124         return list;
125 }
126
127 /**
128  * amdgpu_vm_grab_id - allocate the next free VMID
129  *
130  * @vm: vm to allocate id for
131  * @ring: ring we want to submit job to
132  * @sync: sync object where we add dependencies
133  *
134  * Allocate an id for the vm, adding fences to the sync obj as necessary.
135  *
136  * Global mutex must be locked!
137  */
138 int amdgpu_vm_grab_id(struct amdgpu_vm *vm, struct amdgpu_ring *ring,
139                       struct amdgpu_sync *sync)
140 {
141         struct amdgpu_fence *best[AMDGPU_MAX_RINGS] = {};
142         struct amdgpu_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring->idx];
143         struct amdgpu_device *adev = ring->adev;
144
145         unsigned choices[2] = {};
146         unsigned i;
147
148         /* check if the id is still valid */
149         if (vm_id->id && vm_id->last_id_use &&
150             vm_id->last_id_use == adev->vm_manager.active[vm_id->id])
151                 return 0;
152
153         /* we definately need to flush */
154         vm_id->pd_gpu_addr = ~0ll;
155
156         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
157         for (i = 1; i < adev->vm_manager.nvm; ++i) {
158                 struct amdgpu_fence *fence = adev->vm_manager.active[i];
159
160                 if (fence == NULL) {
161                         /* found a free one */
162                         vm_id->id = i;
163                         trace_amdgpu_vm_grab_id(i, ring->idx);
164                         return 0;
165                 }
166
167                 if (amdgpu_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring->idx])) {
168                         best[fence->ring->idx] = fence;
169                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
170                 }
171         }
172
173         for (i = 0; i < 2; ++i) {
174                 if (choices[i]) {
175                         struct amdgpu_fence *fence;
176
177                         fence  = adev->vm_manager.active[choices[i]];
178                         vm_id->id = choices[i];
179
180                         trace_amdgpu_vm_grab_id(choices[i], ring->idx);
181                         return amdgpu_sync_fence(ring->adev, sync, &fence->base);
182                 }
183         }
184
185         /* should never happen */
186         BUG();
187         return -EINVAL;
188 }
189
190 /**
191  * amdgpu_vm_flush - hardware flush the vm
192  *
193  * @ring: ring to use for flush
194  * @vm: vm we want to flush
195  * @updates: last vm update that we waited for
196  *
197  * Flush the vm (cayman+).
198  *
199  * Global and local mutex must be locked!
200  */
201 void amdgpu_vm_flush(struct amdgpu_ring *ring,
202                      struct amdgpu_vm *vm,
203                      struct amdgpu_fence *updates)
204 {
205         uint64_t pd_addr = amdgpu_bo_gpu_offset(vm->page_directory);
206         struct amdgpu_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring->idx];
207         struct amdgpu_fence *flushed_updates = vm_id->flushed_updates;
208
209         if (pd_addr != vm_id->pd_gpu_addr || !flushed_updates ||
210             (updates && amdgpu_fence_is_earlier(flushed_updates, updates))) {
211
212                 trace_amdgpu_vm_flush(pd_addr, ring->idx, vm_id->id);
213                 vm_id->flushed_updates = amdgpu_fence_ref(
214                         amdgpu_fence_later(flushed_updates, updates));
215                 amdgpu_fence_unref(&flushed_updates);
216                 vm_id->pd_gpu_addr = pd_addr;
217                 amdgpu_ring_emit_vm_flush(ring, vm_id->id, vm_id->pd_gpu_addr);
218         }
219 }
220
221 /**
222  * amdgpu_vm_fence - remember fence for vm
223  *
224  * @adev: amdgpu_device pointer
225  * @vm: vm we want to fence
226  * @fence: fence to remember
227  *
228  * Fence the vm (cayman+).
229  * Set the fence used to protect page table and id.
230  *
231  * Global and local mutex must be locked!
232  */
233 void amdgpu_vm_fence(struct amdgpu_device *adev,
234                      struct amdgpu_vm *vm,
235                      struct amdgpu_fence *fence)
236 {
237         unsigned ridx = fence->ring->idx;
238         unsigned vm_id = vm->ids[ridx].id;
239
240         amdgpu_fence_unref(&adev->vm_manager.active[vm_id]);
241         adev->vm_manager.active[vm_id] = amdgpu_fence_ref(fence);
242
243         amdgpu_fence_unref(&vm->ids[ridx].last_id_use);
244         vm->ids[ridx].last_id_use = amdgpu_fence_ref(fence);
245 }
246
247 /**
248  * amdgpu_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
249  *
250  * @vm: requested vm
251  * @bo: requested buffer object
252  *
253  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
254  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
255  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
256  *
257  * Object has to be reserved!
258  */
259 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_find(struct amdgpu_vm *vm,
260                                        struct amdgpu_bo *bo)
261 {
262         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
263
264         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
265                 if (bo_va->vm == vm) {
266                         return bo_va;
267                 }
268         }
269         return NULL;
270 }
271
272 /**
273  * amdgpu_vm_update_pages - helper to call the right asic function
274  *
275  * @adev: amdgpu_device pointer
276  * @ib: indirect buffer to fill with commands
277  * @pe: addr of the page entry
278  * @addr: dst addr to write into pe
279  * @count: number of page entries to update
280  * @incr: increase next addr by incr bytes
281  * @flags: hw access flags
282  * @gtt_flags: GTT hw access flags
283  *
284  * Traces the parameters and calls the right asic functions
285  * to setup the page table using the DMA.
286  */
287 static void amdgpu_vm_update_pages(struct amdgpu_device *adev,
288                                    struct amdgpu_ib *ib,
289                                    uint64_t pe, uint64_t addr,
290                                    unsigned count, uint32_t incr,
291                                    uint32_t flags, uint32_t gtt_flags)
292 {
293         trace_amdgpu_vm_set_page(pe, addr, count, incr, flags);
294
295         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) && (flags == gtt_flags)) {
296                 uint64_t src = adev->gart.table_addr + (addr >> 12) * 8;
297                 amdgpu_vm_copy_pte(adev, ib, pe, src, count);
298
299         } else if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) || (count < 3)) {
300                 amdgpu_vm_write_pte(adev, ib, pe, addr,
301                                       count, incr, flags);
302
303         } else {
304                 amdgpu_vm_set_pte_pde(adev, ib, pe, addr,
305                                       count, incr, flags);
306         }
307 }
308
309 /**
310  * amdgpu_vm_clear_bo - initially clear the page dir/table
311  *
312  * @adev: amdgpu_device pointer
313  * @bo: bo to clear
314  */
315 static int amdgpu_vm_clear_bo(struct amdgpu_device *adev,
316                               struct amdgpu_bo *bo)
317 {
318         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
319         struct amdgpu_ib ib;
320         unsigned entries;
321         uint64_t addr;
322         int r;
323
324         r = amdgpu_bo_reserve(bo, false);
325         if (r)
326                 return r;
327
328         r = reservation_object_reserve_shared(bo->tbo.resv);
329         if (r)
330                 return r;
331
332         r = ttm_bo_validate(&bo->tbo, &bo->placement, true, false);
333         if (r)
334                 goto error_unreserve;
335
336         addr = amdgpu_bo_gpu_offset(bo);
337         entries = amdgpu_bo_size(bo) / 8;
338
339         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, entries * 2 + 64, &ib);
340         if (r)
341                 goto error_unreserve;
342
343         ib.length_dw = 0;
344
345         amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, addr, 0, entries, 0, 0, 0);
346         amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
347         WARN_ON(ib.length_dw > 64);
348
349         r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
350         if (r)
351                 goto error_free;
352
353         amdgpu_bo_fence(bo, ib.fence, true);
354
355 error_free:
356         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
357
358 error_unreserve:
359         amdgpu_bo_unreserve(bo);
360         return r;
361 }
362
363 /**
364  * amdgpu_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
365  *
366  * @adev: amdgpu_device pointer
367  * @addr: the unmapped addr
368  *
369  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
370  * to (cayman+).
371  * Returns the physical address of the page.
372  */
373 uint64_t amdgpu_vm_map_gart(struct amdgpu_device *adev, uint64_t addr)
374 {
375         uint64_t result;
376
377         /* page table offset */
378         result = adev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
379
380         /* in case cpu page size != gpu page size*/
381         result |= addr & (~PAGE_MASK);
382
383         return result;
384 }
385
386 /**
387  * amdgpu_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
388  *
389  * @adev: amdgpu_device pointer
390  * @vm: requested vm
391  * @start: start of GPU address range
392  * @end: end of GPU address range
393  *
394  * Allocates new page tables if necessary
395  * and updates the page directory (cayman+).
396  * Returns 0 for success, error for failure.
397  *
398  * Global and local mutex must be locked!
399  */
400 int amdgpu_vm_update_page_directory(struct amdgpu_device *adev,
401                                     struct amdgpu_vm *vm)
402 {
403         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
404         struct amdgpu_bo *pd = vm->page_directory;
405         uint64_t pd_addr = amdgpu_bo_gpu_offset(pd);
406         uint32_t incr = AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8;
407         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
408         unsigned count = 0, pt_idx, ndw;
409         struct amdgpu_ib ib;
410         int r;
411
412         /* padding, etc. */
413         ndw = 64;
414
415         /* assume the worst case */
416         ndw += vm->max_pde_used * 6;
417
418         /* update too big for an IB */
419         if (ndw > 0xfffff)
420                 return -ENOMEM;
421
422         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, ndw * 4, &ib);
423         if (r)
424                 return r;
425         ib.length_dw = 0;
426
427         /* walk over the address space and update the page directory */
428         for (pt_idx = 0; pt_idx <= vm->max_pde_used; ++pt_idx) {
429                 struct amdgpu_bo *bo = vm->page_tables[pt_idx].bo;
430                 uint64_t pde, pt;
431
432                 if (bo == NULL)
433                         continue;
434
435                 pt = amdgpu_bo_gpu_offset(bo);
436                 if (vm->page_tables[pt_idx].addr == pt)
437                         continue;
438                 vm->page_tables[pt_idx].addr = pt;
439
440                 pde = pd_addr + pt_idx * 8;
441                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
442                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
443
444                         if (count) {
445                                 amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, last_pde,
446                                                        last_pt, count, incr,
447                                                        AMDGPU_PTE_VALID, 0);
448                         }
449
450                         count = 1;
451                         last_pde = pde;
452                         last_pt = pt;
453                 } else {
454                         ++count;
455                 }
456         }
457
458         if (count)
459                 amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, last_pde, last_pt, count,
460                                        incr, AMDGPU_PTE_VALID, 0);
461
462         if (ib.length_dw != 0) {
463                 amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
464                 amdgpu_sync_resv(adev, &ib.sync, pd->tbo.resv, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
465                 WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
466                 r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
467                 if (r) {
468                         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
469                         return r;
470                 }
471                 amdgpu_bo_fence(pd, ib.fence, true);
472         }
473         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
474
475         return 0;
476 }
477
478 /**
479  * amdgpu_vm_frag_ptes - add fragment information to PTEs
480  *
481  * @adev: amdgpu_device pointer
482  * @ib: IB for the update
483  * @pe_start: first PTE to handle
484  * @pe_end: last PTE to handle
485  * @addr: addr those PTEs should point to
486  * @flags: hw mapping flags
487  * @gtt_flags: GTT hw mapping flags
488  *
489  * Global and local mutex must be locked!
490  */
491 static void amdgpu_vm_frag_ptes(struct amdgpu_device *adev,
492                                 struct amdgpu_ib *ib,
493                                 uint64_t pe_start, uint64_t pe_end,
494                                 uint64_t addr, uint32_t flags,
495                                 uint32_t gtt_flags)
496 {
497         /**
498          * The MC L1 TLB supports variable sized pages, based on a fragment
499          * field in the PTE. When this field is set to a non-zero value, page
500          * granularity is increased from 4KB to (1 << (12 + frag)). The PTE
501          * flags are considered valid for all PTEs within the fragment range
502          * and corresponding mappings are assumed to be physically contiguous.
503          *
504          * The L1 TLB can store a single PTE for the whole fragment,
505          * significantly increasing the space available for translation
506          * caching. This leads to large improvements in throughput when the
507          * TLB is under pressure.
508          *
509          * The L2 TLB distributes small and large fragments into two
510          * asymmetric partitions. The large fragment cache is significantly
511          * larger. Thus, we try to use large fragments wherever possible.
512          * Userspace can support this by aligning virtual base address and
513          * allocation size to the fragment size.
514          */
515
516         /* SI and newer are optimized for 64KB */
517         uint64_t frag_flags = AMDGPU_PTE_FRAG_64KB;
518         uint64_t frag_align = 0x80;
519
520         uint64_t frag_start = ALIGN(pe_start, frag_align);
521         uint64_t frag_end = pe_end & ~(frag_align - 1);
522
523         unsigned count;
524
525         /* system pages are non continuously */
526         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) || !(flags & AMDGPU_PTE_VALID) ||
527             (frag_start >= frag_end)) {
528
529                 count = (pe_end - pe_start) / 8;
530                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, pe_start, addr, count,
531                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
532                 return;
533         }
534
535         /* handle the 4K area at the beginning */
536         if (pe_start != frag_start) {
537                 count = (frag_start - pe_start) / 8;
538                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, pe_start, addr, count,
539                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
540                 addr += AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE * count;
541         }
542
543         /* handle the area in the middle */
544         count = (frag_end - frag_start) / 8;
545         amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, frag_start, addr, count,
546                                AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags | frag_flags,
547                                gtt_flags);
548
549         /* handle the 4K area at the end */
550         if (frag_end != pe_end) {
551                 addr += AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE * count;
552                 count = (pe_end - frag_end) / 8;
553                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, frag_end, addr, count,
554                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
555         }
556 }
557
558 /**
559  * amdgpu_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
560  *
561  * @adev: amdgpu_device pointer
562  * @vm: requested vm
563  * @start: start of GPU address range
564  * @end: end of GPU address range
565  * @dst: destination address to map to
566  * @flags: mapping flags
567  *
568  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
569  *
570  * Global and local mutex must be locked!
571  */
572 static int amdgpu_vm_update_ptes(struct amdgpu_device *adev,
573                                  struct amdgpu_vm *vm,
574                                  struct amdgpu_ib *ib,
575                                  uint64_t start, uint64_t end,
576                                  uint64_t dst, uint32_t flags,
577                                  uint32_t gtt_flags)
578 {
579         uint64_t mask = AMDGPU_VM_PTE_COUNT - 1;
580         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
581         unsigned count = 0;
582         uint64_t addr;
583
584         /* walk over the address space and update the page tables */
585         for (addr = start; addr < end; ) {
586                 uint64_t pt_idx = addr >> amdgpu_vm_block_size;
587                 struct amdgpu_bo *pt = vm->page_tables[pt_idx].bo;
588                 unsigned nptes;
589                 uint64_t pte;
590                 int r;
591
592                 amdgpu_sync_resv(adev, &ib->sync, pt->tbo.resv,
593                                  AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
594                 r = reservation_object_reserve_shared(pt->tbo.resv);
595                 if (r)
596                         return r;
597
598                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
599                         nptes = end - addr;
600                 else
601                         nptes = AMDGPU_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
602
603                 pte = amdgpu_bo_gpu_offset(pt);
604                 pte += (addr & mask) * 8;
605
606                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
607
608                         if (count) {
609                                 amdgpu_vm_frag_ptes(adev, ib, last_pte,
610                                                     last_pte + 8 * count,
611                                                     last_dst, flags,
612                                                     gtt_flags);
613                         }
614
615                         count = nptes;
616                         last_pte = pte;
617                         last_dst = dst;
618                 } else {
619                         count += nptes;
620                 }
621
622                 addr += nptes;
623                 dst += nptes * AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
624         }
625
626         if (count) {
627                 amdgpu_vm_frag_ptes(adev, ib, last_pte,
628                                     last_pte + 8 * count,
629                                     last_dst, flags, gtt_flags);
630         }
631
632         return 0;
633 }
634
635 /**
636  * amdgpu_vm_fence_pts - fence page tables after an update
637  *
638  * @vm: requested vm
639  * @start: start of GPU address range
640  * @end: end of GPU address range
641  * @fence: fence to use
642  *
643  * Fence the page tables in the range @start - @end (cayman+).
644  *
645  * Global and local mutex must be locked!
646  */
647 static void amdgpu_vm_fence_pts(struct amdgpu_vm *vm,
648                                 uint64_t start, uint64_t end,
649                                 struct amdgpu_fence *fence)
650 {
651         unsigned i;
652
653         start >>= amdgpu_vm_block_size;
654         end >>= amdgpu_vm_block_size;
655
656         for (i = start; i <= end; ++i)
657                 amdgpu_bo_fence(vm->page_tables[i].bo, fence, true);
658 }
659
660 /**
661  * amdgpu_vm_bo_update_mapping - update a mapping in the vm page table
662  *
663  * @adev: amdgpu_device pointer
664  * @vm: requested vm
665  * @mapping: mapped range and flags to use for the update
666  * @addr: addr to set the area to
667  * @gtt_flags: flags as they are used for GTT
668  * @fence: optional resulting fence
669  *
670  * Fill in the page table entries for @mapping.
671  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
672  *
673  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
674  */
675 static int amdgpu_vm_bo_update_mapping(struct amdgpu_device *adev,
676                                        struct amdgpu_vm *vm,
677                                        struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping,
678                                        uint64_t addr, uint32_t gtt_flags,
679                                        struct amdgpu_fence **fence)
680 {
681         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
682         unsigned nptes, ncmds, ndw;
683         uint32_t flags = gtt_flags;
684         struct amdgpu_ib ib;
685         int r;
686
687         /* normally,bo_va->flags only contians READABLE and WIRTEABLE bit go here
688          * but in case of something, we filter the flags in first place
689          */
690         if (!(mapping->flags & AMDGPU_PTE_READABLE))
691                 flags &= ~AMDGPU_PTE_READABLE;
692         if (!(mapping->flags & AMDGPU_PTE_WRITEABLE))
693                 flags &= ~AMDGPU_PTE_WRITEABLE;
694
695         trace_amdgpu_vm_bo_update(mapping);
696
697         nptes = mapping->it.last - mapping->it.start + 1;
698
699         /*
700          * reserve space for one command every (1 << BLOCK_SIZE)
701          *  entries or 2k dwords (whatever is smaller)
702          */
703         ncmds = (nptes >> min(amdgpu_vm_block_size, 11)) + 1;
704
705         /* padding, etc. */
706         ndw = 64;
707
708         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) && (flags == gtt_flags)) {
709                 /* only copy commands needed */
710                 ndw += ncmds * 7;
711
712         } else if (flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) {
713                 /* header for write data commands */
714                 ndw += ncmds * 4;
715
716                 /* body of write data command */
717                 ndw += nptes * 2;
718
719         } else {
720                 /* set page commands needed */
721                 ndw += ncmds * 10;
722
723                 /* two extra commands for begin/end of fragment */
724                 ndw += 2 * 10;
725         }
726
727         /* update too big for an IB */
728         if (ndw > 0xfffff)
729                 return -ENOMEM;
730
731         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, ndw * 4, &ib);
732         if (r)
733                 return r;
734         ib.length_dw = 0;
735
736         if (!(flags & AMDGPU_PTE_VALID)) {
737                 unsigned i;
738
739                 for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
740                         struct amdgpu_fence *f = vm->ids[i].last_id_use;
741                         r = amdgpu_sync_fence(adev, &ib.sync, &f->base);
742                         if (r)
743                                 return r;
744                 }
745         }
746
747         r = amdgpu_vm_update_ptes(adev, vm, &ib, mapping->it.start,
748                                   mapping->it.last + 1, addr + mapping->offset,
749                                   flags, gtt_flags);
750
751         if (r) {
752                 amdgpu_ib_free(adev, &ib);
753                 return r;
754         }
755
756         amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
757         WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
758
759         r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
760         if (r) {
761                 amdgpu_ib_free(adev, &ib);
762                 return r;
763         }
764         amdgpu_vm_fence_pts(vm, mapping->it.start,
765                             mapping->it.last + 1, ib.fence);
766         if (fence) {
767                 amdgpu_fence_unref(fence);
768                 *fence = amdgpu_fence_ref(ib.fence);
769         }
770         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
771
772         return 0;
773 }
774
775 /**
776  * amdgpu_vm_bo_update - update all BO mappings in the vm page table
777  *
778  * @adev: amdgpu_device pointer
779  * @bo_va: requested BO and VM object
780  * @mem: ttm mem
781  *
782  * Fill in the page table entries for @bo_va.
783  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
784  *
785  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
786  */
787 int amdgpu_vm_bo_update(struct amdgpu_device *adev,
788                         struct amdgpu_bo_va *bo_va,
789                         struct ttm_mem_reg *mem)
790 {
791         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
792         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
793         uint32_t flags;
794         uint64_t addr;
795         int r;
796
797         if (mem) {
798                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
799                 if (mem->mem_type != TTM_PL_TT)
800                         addr += adev->vm_manager.vram_base_offset;
801         } else {
802                 addr = 0;
803         }
804
805         if (addr == bo_va->addr)
806                 return 0;
807
808         flags = amdgpu_ttm_tt_pte_flags(adev, bo_va->bo->tbo.ttm, mem);
809
810         list_for_each_entry(mapping, &bo_va->mappings, list) {
811                 r = amdgpu_vm_bo_update_mapping(adev, vm, mapping, addr,
812                                                 flags, &bo_va->last_pt_update);
813                 if (r)
814                         return r;
815         }
816
817         bo_va->addr = addr;
818         spin_lock(&vm->status_lock);
819         list_del_init(&bo_va->vm_status);
820         spin_unlock(&vm->status_lock);
821
822         return 0;
823 }
824
825 /**
826  * amdgpu_vm_clear_freed - clear freed BOs in the PT
827  *
828  * @adev: amdgpu_device pointer
829  * @vm: requested vm
830  *
831  * Make sure all freed BOs are cleared in the PT.
832  * Returns 0 for success.
833  *
834  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
835  */
836 int amdgpu_vm_clear_freed(struct amdgpu_device *adev,
837                           struct amdgpu_vm *vm)
838 {
839         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
840         int r;
841
842         while (!list_empty(&vm->freed)) {
843                 mapping = list_first_entry(&vm->freed,
844                         struct amdgpu_bo_va_mapping, list);
845                 list_del(&mapping->list);
846
847                 r = amdgpu_vm_bo_update_mapping(adev, vm, mapping, 0, 0, NULL);
848                 kfree(mapping);
849                 if (r)
850                         return r;
851
852         }
853         return 0;
854
855 }
856
857 /**
858  * amdgpu_vm_clear_invalids - clear invalidated BOs in the PT
859  *
860  * @adev: amdgpu_device pointer
861  * @vm: requested vm
862  *
863  * Make sure all invalidated BOs are cleared in the PT.
864  * Returns 0 for success.
865  *
866  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
867  */
868 int amdgpu_vm_clear_invalids(struct amdgpu_device *adev,
869                              struct amdgpu_vm *vm, struct amdgpu_sync *sync)
870 {
871         struct amdgpu_bo_va *bo_va = NULL;
872         int r = 0;
873
874         spin_lock(&vm->status_lock);
875         while (!list_empty(&vm->invalidated)) {
876                 bo_va = list_first_entry(&vm->invalidated,
877                         struct amdgpu_bo_va, vm_status);
878                 spin_unlock(&vm->status_lock);
879
880                 r = amdgpu_vm_bo_update(adev, bo_va, NULL);
881                 if (r)
882                         return r;
883
884                 spin_lock(&vm->status_lock);
885         }
886         spin_unlock(&vm->status_lock);
887
888         if (bo_va)
889                 r = amdgpu_sync_fence(adev, sync, &bo_va->last_pt_update->base);
890
891         return r;
892 }
893
894 /**
895  * amdgpu_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
896  *
897  * @adev: amdgpu_device pointer
898  * @vm: requested vm
899  * @bo: amdgpu buffer object
900  *
901  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
902  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
903  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
904  *
905  * Object has to be reserved!
906  */
907 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_add(struct amdgpu_device *adev,
908                                       struct amdgpu_vm *vm,
909                                       struct amdgpu_bo *bo)
910 {
911         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
912
913         bo_va = kzalloc(sizeof(struct amdgpu_bo_va), GFP_KERNEL);
914         if (bo_va == NULL) {
915                 return NULL;
916         }
917         bo_va->vm = vm;
918         bo_va->bo = bo;
919         bo_va->addr = 0;
920         bo_va->ref_count = 1;
921         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
922         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->mappings);
923         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_status);
924
925         mutex_lock(&vm->mutex);
926         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
927         mutex_unlock(&vm->mutex);
928
929         return bo_va;
930 }
931
932 /**
933  * amdgpu_vm_bo_map - map bo inside a vm
934  *
935  * @adev: amdgpu_device pointer
936  * @bo_va: bo_va to store the address
937  * @saddr: where to map the BO
938  * @offset: requested offset in the BO
939  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
940  *
941  * Add a mapping of the BO at the specefied addr into the VM.
942  * Returns 0 for success, error for failure.
943  *
944  * Object has to be reserved and gets unreserved by this function!
945  */
946 int amdgpu_vm_bo_map(struct amdgpu_device *adev,
947                      struct amdgpu_bo_va *bo_va,
948                      uint64_t saddr, uint64_t offset,
949                      uint64_t size, uint32_t flags)
950 {
951         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
952         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
953         struct interval_tree_node *it;
954         unsigned last_pfn, pt_idx;
955         uint64_t eaddr;
956         int r;
957
958         /* validate the parameters */
959         if (saddr & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK || offset & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK ||
960             size == 0 || size & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK) {
961                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
962                 return -EINVAL;
963         }
964
965         /* make sure object fit at this offset */
966         eaddr = saddr + size;
967         if ((saddr >= eaddr) || (offset + size > amdgpu_bo_size(bo_va->bo))) {
968                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
969                 return -EINVAL;
970         }
971
972         last_pfn = eaddr / AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
973         if (last_pfn > adev->vm_manager.max_pfn) {
974                 dev_err(adev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
975                         last_pfn, adev->vm_manager.max_pfn);
976                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
977                 return -EINVAL;
978         }
979
980         mutex_lock(&vm->mutex);
981
982         saddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
983         eaddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
984
985         it = interval_tree_iter_first(&vm->va, saddr, eaddr - 1);
986         if (it) {
987                 struct amdgpu_bo_va_mapping *tmp;
988                 tmp = container_of(it, struct amdgpu_bo_va_mapping, it);
989                 /* bo and tmp overlap, invalid addr */
990                 dev_err(adev->dev, "bo %p va 0x%010Lx-0x%010Lx conflict with "
991                         "0x%010lx-0x%010lx\n", bo_va->bo, saddr, eaddr,
992                         tmp->it.start, tmp->it.last + 1);
993                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
994                 r = -EINVAL;
995                 goto error_unlock;
996         }
997
998         mapping = kmalloc(sizeof(*mapping), GFP_KERNEL);
999         if (!mapping) {
1000                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1001                 r = -ENOMEM;
1002                 goto error_unlock;
1003         }
1004
1005         INIT_LIST_HEAD(&mapping->list);
1006         mapping->it.start = saddr;
1007         mapping->it.last = eaddr - 1;
1008         mapping->offset = offset;
1009         mapping->flags = flags;
1010
1011         list_add(&mapping->list, &bo_va->mappings);
1012         interval_tree_insert(&mapping->it, &vm->va);
1013         trace_amdgpu_vm_bo_map(bo_va, mapping);
1014
1015         bo_va->addr = 0;
1016
1017         /* Make sure the page tables are allocated */
1018         saddr >>= amdgpu_vm_block_size;
1019         eaddr >>= amdgpu_vm_block_size;
1020
1021         BUG_ON(eaddr >= amdgpu_vm_num_pdes(adev));
1022
1023         if (eaddr > vm->max_pde_used)
1024                 vm->max_pde_used = eaddr;
1025
1026         amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1027
1028         /* walk over the address space and allocate the page tables */
1029         for (pt_idx = saddr; pt_idx <= eaddr; ++pt_idx) {
1030                 struct amdgpu_bo *pt;
1031
1032                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo)
1033                         continue;
1034
1035                 /* drop mutex to allocate and clear page table */
1036                 mutex_unlock(&vm->mutex);
1037
1038                 r = amdgpu_bo_create(adev, AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8,
1039                                      AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, true,
1040                                      AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM, 0, NULL, &pt);
1041                 if (r)
1042                         goto error_free;
1043
1044                 r = amdgpu_vm_clear_bo(adev, pt);
1045                 if (r) {
1046                         amdgpu_bo_unref(&pt);
1047                         goto error_free;
1048                 }
1049
1050                 /* aquire mutex again */
1051                 mutex_lock(&vm->mutex);
1052                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo) {
1053                         /* someone else allocated the pt in the meantime */
1054                         mutex_unlock(&vm->mutex);
1055                         amdgpu_bo_unref(&pt);
1056                         mutex_lock(&vm->mutex);
1057                         continue;
1058                 }
1059
1060                 vm->page_tables[pt_idx].addr = 0;
1061                 vm->page_tables[pt_idx].bo = pt;
1062         }
1063
1064         mutex_unlock(&vm->mutex);
1065         return 0;
1066
1067 error_free:
1068         mutex_lock(&vm->mutex);
1069         list_del(&mapping->list);
1070         interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1071         trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1072         kfree(mapping);
1073
1074 error_unlock:
1075         mutex_unlock(&vm->mutex);
1076         return r;
1077 }
1078
1079 /**
1080  * amdgpu_vm_bo_unmap - remove bo mapping from vm
1081  *
1082  * @adev: amdgpu_device pointer
1083  * @bo_va: bo_va to remove the address from
1084  * @saddr: where to the BO is mapped
1085  *
1086  * Remove a mapping of the BO at the specefied addr from the VM.
1087  * Returns 0 for success, error for failure.
1088  *
1089  * Object has to be reserved and gets unreserved by this function!
1090  */
1091 int amdgpu_vm_bo_unmap(struct amdgpu_device *adev,
1092                        struct amdgpu_bo_va *bo_va,
1093                        uint64_t saddr)
1094 {
1095         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
1096         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
1097
1098         saddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
1099
1100         list_for_each_entry(mapping, &bo_va->mappings, list) {
1101                 if (mapping->it.start == saddr)
1102                         break;
1103         }
1104
1105         if (&mapping->list == &bo_va->mappings) {
1106                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1107                 return -ENOENT;
1108         }
1109
1110         mutex_lock(&vm->mutex);
1111         list_del(&mapping->list);
1112         interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1113         trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1114
1115         if (bo_va->addr) {
1116                 /* clear the old address */
1117                 list_add(&mapping->list, &vm->freed);
1118         } else {
1119                 kfree(mapping);
1120         }
1121         mutex_unlock(&vm->mutex);
1122         amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1123
1124         return 0;
1125 }
1126
1127 /**
1128  * amdgpu_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1129  *
1130  * @adev: amdgpu_device pointer
1131  * @bo_va: requested bo_va
1132  *
1133  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1134  *
1135  * Object have to be reserved!
1136  */
1137 void amdgpu_vm_bo_rmv(struct amdgpu_device *adev,
1138                       struct amdgpu_bo_va *bo_va)
1139 {
1140         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping, *next;
1141         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
1142
1143         list_del(&bo_va->bo_list);
1144
1145         mutex_lock(&vm->mutex);
1146
1147         spin_lock(&vm->status_lock);
1148         list_del(&bo_va->vm_status);
1149         spin_unlock(&vm->status_lock);
1150
1151         list_for_each_entry_safe(mapping, next, &bo_va->mappings, list) {
1152                 list_del(&mapping->list);
1153                 interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1154                 trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1155                 if (bo_va->addr)
1156                         list_add(&mapping->list, &vm->freed);
1157                 else
1158                         kfree(mapping);
1159         }
1160         amdgpu_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1161         kfree(bo_va);
1162
1163         mutex_unlock(&vm->mutex);
1164 }
1165
1166 /**
1167  * amdgpu_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1168  *
1169  * @adev: amdgpu_device pointer
1170  * @vm: requested vm
1171  * @bo: amdgpu buffer object
1172  *
1173  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1174  */
1175 void amdgpu_vm_bo_invalidate(struct amdgpu_device *adev,
1176                              struct amdgpu_bo *bo)
1177 {
1178         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
1179
1180         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1181                 if (bo_va->addr) {
1182                         spin_lock(&bo_va->vm->status_lock);
1183                         list_del(&bo_va->vm_status);
1184                         list_add(&bo_va->vm_status, &bo_va->vm->invalidated);
1185                         spin_unlock(&bo_va->vm->status_lock);
1186                 }
1187         }
1188 }
1189
1190 /**
1191  * amdgpu_vm_init - initialize a vm instance
1192  *
1193  * @adev: amdgpu_device pointer
1194  * @vm: requested vm
1195  *
1196  * Init @vm fields (cayman+).
1197  */
1198 int amdgpu_vm_init(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm)
1199 {
1200         const unsigned align = min(AMDGPU_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
1201                 AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8);
1202         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
1203         int i, r;
1204
1205         for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
1206                 vm->ids[i].id = 0;
1207                 vm->ids[i].flushed_updates = NULL;
1208                 vm->ids[i].last_id_use = NULL;
1209         }
1210         mutex_init(&vm->mutex);
1211         vm->va = RB_ROOT;
1212         spin_lock_init(&vm->status_lock);
1213         INIT_LIST_HEAD(&vm->invalidated);
1214         INIT_LIST_HEAD(&vm->freed);
1215
1216         pd_size = amdgpu_vm_directory_size(adev);
1217         pd_entries = amdgpu_vm_num_pdes(adev);
1218
1219         /* allocate page table array */
1220         pts_size = pd_entries * sizeof(struct amdgpu_vm_pt);
1221         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
1222         if (vm->page_tables == NULL) {
1223                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
1224                 return -ENOMEM;
1225         }
1226
1227         r = amdgpu_bo_create(adev, pd_size, align, true,
1228                              AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM, 0,
1229                              NULL, &vm->page_directory);
1230         if (r)
1231                 return r;
1232
1233         r = amdgpu_vm_clear_bo(adev, vm->page_directory);
1234         if (r) {
1235                 amdgpu_bo_unref(&vm->page_directory);
1236                 vm->page_directory = NULL;
1237                 return r;
1238         }
1239
1240         return 0;
1241 }
1242
1243 /**
1244  * amdgpu_vm_fini - tear down a vm instance
1245  *
1246  * @adev: amdgpu_device pointer
1247  * @vm: requested vm
1248  *
1249  * Tear down @vm (cayman+).
1250  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1251  */
1252 void amdgpu_vm_fini(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm)
1253 {
1254         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping, *tmp;
1255         int i;
1256
1257         if (!RB_EMPTY_ROOT(&vm->va)) {
1258                 dev_err(adev->dev, "still active bo inside vm\n");
1259         }
1260         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(mapping, tmp, &vm->va, it.rb) {
1261                 list_del(&mapping->list);
1262                 interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1263                 kfree(mapping);
1264         }
1265         list_for_each_entry_safe(mapping, tmp, &vm->freed, list) {
1266                 list_del(&mapping->list);
1267                 kfree(mapping);
1268         }
1269
1270         for (i = 0; i < amdgpu_vm_num_pdes(adev); i++)
1271                 amdgpu_bo_unref(&vm->page_tables[i].bo);
1272         kfree(vm->page_tables);
1273
1274         amdgpu_bo_unref(&vm->page_directory);
1275
1276         for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
1277                 amdgpu_fence_unref(&vm->ids[i].flushed_updates);
1278                 amdgpu_fence_unref(&vm->ids[i].last_id_use);
1279         }
1280
1281         mutex_destroy(&vm->mutex);
1282 }