21177d9df4231c548dd23a2a28009660f33960d6
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_gem_context.c
1 /*
2  * Copyright © 2011-2012 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *    Ben Widawsky <ben@bwidawsk.net>
25  *
26  */
27
28 /*
29  * This file implements HW context support. On gen5+ a HW context consists of an
30  * opaque GPU object which is referenced at times of context saves and restores.
31  * With RC6 enabled, the context is also referenced as the GPU enters and exists
32  * from RC6 (GPU has it's own internal power context, except on gen5). Though
33  * something like a context does exist for the media ring, the code only
34  * supports contexts for the render ring.
35  *
36  * In software, there is a distinction between contexts created by the user,
37  * and the default HW context. The default HW context is used by GPU clients
38  * that do not request setup of their own hardware context. The default
39  * context's state is never restored to help prevent programming errors. This
40  * would happen if a client ran and piggy-backed off another clients GPU state.
41  * The default context only exists to give the GPU some offset to load as the
42  * current to invoke a save of the context we actually care about. In fact, the
43  * code could likely be constructed, albeit in a more complicated fashion, to
44  * never use the default context, though that limits the driver's ability to
45  * swap out, and/or destroy other contexts.
46  *
47  * All other contexts are created as a request by the GPU client. These contexts
48  * store GPU state, and thus allow GPU clients to not re-emit state (and
49  * potentially query certain state) at any time. The kernel driver makes
50  * certain that the appropriate commands are inserted.
51  *
52  * The context life cycle is semi-complicated in that context BOs may live
53  * longer than the context itself because of the way the hardware, and object
54  * tracking works. Below is a very crude representation of the state machine
55  * describing the context life.
56  *                                         refcount     pincount     active
57  * S0: initial state                          0            0           0
58  * S1: context created                        1            0           0
59  * S2: context is currently running           2            1           X
60  * S3: GPU referenced, but not current        2            0           1
61  * S4: context is current, but destroyed      1            1           0
62  * S5: like S3, but destroyed                 1            0           1
63  *
64  * The most common (but not all) transitions:
65  * S0->S1: client creates a context
66  * S1->S2: client submits execbuf with context
67  * S2->S3: other clients submits execbuf with context
68  * S3->S1: context object was retired
69  * S3->S2: clients submits another execbuf
70  * S2->S4: context destroy called with current context
71  * S3->S5->S0: destroy path
72  * S4->S5->S0: destroy path on current context
73  *
74  * There are two confusing terms used above:
75  *  The "current context" means the context which is currently running on the
76  *  GPU. The GPU has loaded it's state already and has stored away the gtt
77  *  offset of the BO. The GPU is not actively referencing the data at this
78  *  offset, but it will on the next context switch. The only way to avoid this
79  *  is to do a GPU reset.
80  *
81  *  An "active context' is one which was previously the "current context" and is
82  *  on the active list waiting for the next context switch to occur. Until this
83  *  happens, the object must remain at the same gtt offset. It is therefore
84  *  possible to destroy a context, but it is still active.
85  *
86  */
87
88 #include <drm/drmP.h>
89 #include <drm/i915_drm.h>
90 #include "i915_drv.h"
91
92 /* This is a HW constraint. The value below is the largest known requirement
93  * I've seen in a spec to date, and that was a workaround for a non-shipping
94  * part. It should be safe to decrease this, but it's more future proof as is.
95  */
96 #define CONTEXT_ALIGN (64<<10)
97
98 static struct i915_hw_context *
99 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id);
100 static int do_switch(struct i915_hw_context *to);
101
102 static int get_context_size(struct drm_device *dev)
103 {
104         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
105         int ret;
106         u32 reg;
107
108         switch (INTEL_INFO(dev)->gen) {
109         case 6:
110                 reg = I915_READ(CXT_SIZE);
111                 ret = GEN6_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
112                 break;
113         case 7:
114                 reg = I915_READ(GEN7_CXT_SIZE);
115                 if (IS_HASWELL(dev))
116                         ret = HSW_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
117                 else
118                         ret = GEN7_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
119                 break;
120         default:
121                 BUG();
122         }
123
124         return ret;
125 }
126
127 static void do_destroy(struct i915_hw_context *ctx)
128 {
129         if (ctx->file_priv)
130                 idr_remove(&ctx->file_priv->context_idr, ctx->id);
131
132         drm_gem_object_unreference(&ctx->obj->base);
133         kfree(ctx);
134 }
135
136 static struct i915_hw_context *
137 create_hw_context(struct drm_device *dev,
138                   struct drm_i915_file_private *file_priv)
139 {
140         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
141         struct i915_hw_context *ctx;
142         int ret, id;
143
144         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
145         if (ctx == NULL)
146                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
147
148         ctx->obj = i915_gem_alloc_object(dev, dev_priv->hw_context_size);
149         if (ctx->obj == NULL) {
150                 kfree(ctx);
151                 DRM_DEBUG_DRIVER("Context object allocated failed\n");
152                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
153         }
154
155         /* The ring associated with the context object is handled by the normal
156          * object tracking code. We give an initial ring value simple to pass an
157          * assertion in the context switch code.
158          */
159         ctx->ring = &dev_priv->ring[RCS];
160
161         /* Default context will never have a file_priv */
162         if (file_priv == NULL)
163                 return ctx;
164
165         ctx->file_priv = file_priv;
166
167 again:
168         if (idr_pre_get(&file_priv->context_idr, GFP_KERNEL) == 0) {
169                 ret = -ENOMEM;
170                 DRM_DEBUG_DRIVER("idr allocation failed\n");
171                 goto err_out;
172         }
173
174         ret = idr_get_new_above(&file_priv->context_idr, ctx,
175                                 DEFAULT_CONTEXT_ID + 1, &id);
176         if (ret == 0)
177                 ctx->id = id;
178
179         if (ret == -EAGAIN)
180                 goto again;
181         else if (ret)
182                 goto err_out;
183
184         return ctx;
185
186 err_out:
187         do_destroy(ctx);
188         return ERR_PTR(ret);
189 }
190
191 static inline bool is_default_context(struct i915_hw_context *ctx)
192 {
193         return (ctx == ctx->ring->default_context);
194 }
195
196 /**
197  * The default context needs to exist per ring that uses contexts. It stores the
198  * context state of the GPU for applications that don't utilize HW contexts, as
199  * well as an idle case.
200  */
201 static int create_default_context(struct drm_i915_private *dev_priv)
202 {
203         struct i915_hw_context *ctx;
204         int ret;
205
206         BUG_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
207
208         ctx = create_hw_context(dev_priv->dev, NULL);
209         if (IS_ERR(ctx))
210                 return PTR_ERR(ctx);
211
212         /* We may need to do things with the shrinker which require us to
213          * immediately switch back to the default context. This can cause a
214          * problem as pinning the default context also requires GTT space which
215          * may not be available. To avoid this we always pin the
216          * default context.
217          */
218         dev_priv->ring[RCS].default_context = ctx;
219         ret = i915_gem_object_pin(ctx->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
220         if (ret)
221                 goto err_destroy;
222
223         ret = do_switch(ctx);
224         if (ret)
225                 goto err_unpin;
226
227         DRM_DEBUG_DRIVER("Default HW context loaded\n");
228         return 0;
229
230 err_unpin:
231         i915_gem_object_unpin(ctx->obj);
232 err_destroy:
233         do_destroy(ctx);
234         return ret;
235 }
236
237 void i915_gem_context_init(struct drm_device *dev)
238 {
239         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
240
241         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev)) {
242                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
243                 return;
244         }
245
246         /* If called from reset, or thaw... we've been here already */
247         if (dev_priv->hw_contexts_disabled ||
248             dev_priv->ring[RCS].default_context)
249                 return;
250
251         dev_priv->hw_context_size = round_up(get_context_size(dev), 4096);
252
253         if (dev_priv->hw_context_size > (1<<20)) {
254                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
255                 return;
256         }
257
258         if (create_default_context(dev_priv)) {
259                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
260                 return;
261         }
262
263         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context support initialized\n");
264 }
265
266 void i915_gem_context_fini(struct drm_device *dev)
267 {
268         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
269
270         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
271                 return;
272
273         /* The only known way to stop the gpu from accessing the hw context is
274          * to reset it. Do this as the very last operation to avoid confusing
275          * other code, leading to spurious errors. */
276         intel_gpu_reset(dev);
277
278         i915_gem_object_unpin(dev_priv->ring[RCS].default_context->obj);
279
280         do_destroy(dev_priv->ring[RCS].default_context);
281 }
282
283 static int context_idr_cleanup(int id, void *p, void *data)
284 {
285         struct i915_hw_context *ctx = p;
286
287         BUG_ON(id == DEFAULT_CONTEXT_ID);
288
289         do_destroy(ctx);
290
291         return 0;
292 }
293
294 void i915_gem_context_close(struct drm_device *dev, struct drm_file *file)
295 {
296         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
297
298         mutex_lock(&dev->struct_mutex);
299         idr_for_each(&file_priv->context_idr, context_idr_cleanup, NULL);
300         idr_destroy(&file_priv->context_idr);
301         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
302 }
303
304 static struct i915_hw_context *
305 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id)
306 {
307         return (struct i915_hw_context *)idr_find(&file_priv->context_idr, id);
308 }
309
310 static inline int
311 mi_set_context(struct intel_ring_buffer *ring,
312                struct i915_hw_context *new_context,
313                u32 hw_flags)
314 {
315         int ret;
316
317         /* w/a: If Flush TLB Invalidation Mode is enabled, driver must do a TLB
318          * invalidation prior to MI_SET_CONTEXT. On GEN6 we don't set the value
319          * explicitly, so we rely on the value at ring init, stored in
320          * itlb_before_ctx_switch.
321          */
322         if (IS_GEN6(ring->dev) && ring->itlb_before_ctx_switch) {
323                 ret = ring->flush(ring, I915_GEM_GPU_DOMAINS, 0);
324                 if (ret)
325                         return ret;
326         }
327
328         ret = intel_ring_begin(ring, 6);
329         if (ret)
330                 return ret;
331
332         if (IS_GEN7(ring->dev))
333                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_DISABLE);
334         else
335                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
336
337         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
338         intel_ring_emit(ring, MI_SET_CONTEXT);
339         intel_ring_emit(ring, new_context->obj->gtt_offset |
340                         MI_MM_SPACE_GTT |
341                         MI_SAVE_EXT_STATE_EN |
342                         MI_RESTORE_EXT_STATE_EN |
343                         hw_flags);
344         /* w/a: MI_SET_CONTEXT must always be followed by MI_NOOP */
345         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
346
347         if (IS_GEN7(ring->dev))
348                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_ENABLE);
349         else
350                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
351
352         intel_ring_advance(ring);
353
354         return ret;
355 }
356
357 static int do_switch(struct i915_hw_context *to)
358 {
359         struct intel_ring_buffer *ring = to->ring;
360         struct drm_i915_gem_object *from_obj = ring->last_context_obj;
361         u32 hw_flags = 0;
362         int ret;
363
364         BUG_ON(from_obj != NULL && from_obj->pin_count == 0);
365
366         if (from_obj == to->obj)
367                 return 0;
368
369         ret = i915_gem_object_pin(to->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
370         if (ret)
371                 return ret;
372
373         /* Clear this page out of any CPU caches for coherent swap-in/out. Note
374          * that thanks to write = false in this call and us not setting any gpu
375          * write domains when putting a context object onto the active list
376          * (when switching away from it), this won't block.
377          * XXX: We need a real interface to do this instead of trickery. */
378         ret = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(to->obj, false);
379         if (ret) {
380                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
381                 return ret;
382         }
383
384         if (!to->obj->has_global_gtt_mapping)
385                 i915_gem_gtt_bind_object(to->obj, to->obj->cache_level);
386
387         if (!to->is_initialized || is_default_context(to))
388                 hw_flags |= MI_RESTORE_INHIBIT;
389         else if (WARN_ON_ONCE(from_obj == to->obj)) /* not yet expected */
390                 hw_flags |= MI_FORCE_RESTORE;
391
392         ret = mi_set_context(ring, to, hw_flags);
393         if (ret) {
394                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
395                 return ret;
396         }
397
398         /* The backing object for the context is done after switching to the
399          * *next* context. Therefore we cannot retire the previous context until
400          * the next context has already started running. In fact, the below code
401          * is a bit suboptimal because the retiring can occur simply after the
402          * MI_SET_CONTEXT instead of when the next seqno has completed.
403          */
404         if (from_obj != NULL) {
405                 from_obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION;
406                 i915_gem_object_move_to_active(from_obj, ring);
407                 /* As long as MI_SET_CONTEXT is serializing, ie. it flushes the
408                  * whole damn pipeline, we don't need to explicitly mark the
409                  * object dirty. The only exception is that the context must be
410                  * correct in case the object gets swapped out. Ideally we'd be
411                  * able to defer doing this until we know the object would be
412                  * swapped, but there is no way to do that yet.
413                  */
414                 from_obj->dirty = 1;
415                 BUG_ON(from_obj->ring != ring);
416                 i915_gem_object_unpin(from_obj);
417
418                 drm_gem_object_unreference(&from_obj->base);
419         }
420
421         drm_gem_object_reference(&to->obj->base);
422         ring->last_context_obj = to->obj;
423         to->is_initialized = true;
424
425         return 0;
426 }
427
428 /**
429  * i915_switch_context() - perform a GPU context switch.
430  * @ring: ring for which we'll execute the context switch
431  * @file_priv: file_priv associated with the context, may be NULL
432  * @id: context id number
433  * @seqno: sequence number by which the new context will be switched to
434  * @flags:
435  *
436  * The context life cycle is simple. The context refcount is incremented and
437  * decremented by 1 and create and destroy. If the context is in use by the GPU,
438  * it will have a refoucnt > 1. This allows us to destroy the context abstract
439  * object while letting the normal object tracking destroy the backing BO.
440  */
441 int i915_switch_context(struct intel_ring_buffer *ring,
442                         struct drm_file *file,
443                         int to_id)
444 {
445         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
446         struct i915_hw_context *to;
447
448         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
449                 return 0;
450
451         if (ring != &dev_priv->ring[RCS])
452                 return 0;
453
454         if (to_id == DEFAULT_CONTEXT_ID) {
455                 to = ring->default_context;
456         } else {
457                 if (file == NULL)
458                         return -EINVAL;
459
460                 to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, to_id);
461                 if (to == NULL)
462                         return -ENOENT;
463         }
464
465         return do_switch(to);
466 }
467
468 int i915_gem_context_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
469                                   struct drm_file *file)
470 {
471         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
472         struct drm_i915_gem_context_create *args = data;
473         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
474         struct i915_hw_context *ctx;
475         int ret;
476
477         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
478                 return -ENODEV;
479
480         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
481                 return -ENODEV;
482
483         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
484         if (ret)
485                 return ret;
486
487         ctx = create_hw_context(dev, file_priv);
488         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
489         if (IS_ERR(ctx))
490                 return PTR_ERR(ctx);
491
492         args->ctx_id = ctx->id;
493         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d created\n", args->ctx_id);
494
495         return 0;
496 }
497
498 int i915_gem_context_destroy_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
499                                    struct drm_file *file)
500 {
501         struct drm_i915_gem_context_destroy *args = data;
502         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
503         struct i915_hw_context *ctx;
504         int ret;
505
506         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
507                 return -ENODEV;
508
509         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
510         if (ret)
511                 return ret;
512
513         ctx = i915_gem_context_get(file_priv, args->ctx_id);
514         if (!ctx) {
515                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
516                 return -ENOENT;
517         }
518
519         do_destroy(ctx);
520
521         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
522
523         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d destroyed\n", args->ctx_id);
524         return 0;
525 }