Merge branch 'master' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linville/wirel...
[linux-drm-fsl-dcu.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 its 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;
117                 else
118                         ret = GEN7_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
119                 break;
120         case 8:
121                 ret = GEN8_CXT_TOTAL_SIZE;
122                 break;
123         default:
124                 BUG();
125         }
126
127         return ret;
128 }
129
130 void i915_gem_context_free(struct kref *ctx_ref)
131 {
132         struct i915_hw_context *ctx = container_of(ctx_ref,
133                                                    typeof(*ctx), ref);
134
135         list_del(&ctx->link);
136         drm_gem_object_unreference(&ctx->obj->base);
137         kfree(ctx);
138 }
139
140 static struct i915_hw_context *
141 create_hw_context(struct drm_device *dev,
142                   struct drm_i915_file_private *file_priv)
143 {
144         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
145         struct i915_hw_context *ctx;
146         int ret;
147
148         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
149         if (ctx == NULL)
150                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
151
152         kref_init(&ctx->ref);
153         ctx->obj = i915_gem_alloc_object(dev, dev_priv->hw_context_size);
154         INIT_LIST_HEAD(&ctx->link);
155         if (ctx->obj == NULL) {
156                 kfree(ctx);
157                 DRM_DEBUG_DRIVER("Context object allocated failed\n");
158                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
159         }
160
161         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 7) {
162                 ret = i915_gem_object_set_cache_level(ctx->obj,
163                                                       I915_CACHE_L3_LLC);
164                 /* Failure shouldn't ever happen this early */
165                 if (WARN_ON(ret))
166                         goto err_out;
167         }
168
169         /* The ring associated with the context object is handled by the normal
170          * object tracking code. We give an initial ring value simple to pass an
171          * assertion in the context switch code.
172          */
173         ctx->ring = &dev_priv->ring[RCS];
174         list_add_tail(&ctx->link, &dev_priv->context_list);
175
176         /* Default context will never have a file_priv */
177         if (file_priv == NULL)
178                 return ctx;
179
180         ret = idr_alloc(&file_priv->context_idr, ctx, DEFAULT_CONTEXT_ID + 1, 0,
181                         GFP_KERNEL);
182         if (ret < 0)
183                 goto err_out;
184
185         ctx->file_priv = file_priv;
186         ctx->id = ret;
187         /* NB: Mark all slices as needing a remap so that when the context first
188          * loads it will restore whatever remap state already exists. If there
189          * is no remap info, it will be a NOP. */
190         ctx->remap_slice = (1 << NUM_L3_SLICES(dev)) - 1;
191
192         return ctx;
193
194 err_out:
195         i915_gem_context_unreference(ctx);
196         return ERR_PTR(ret);
197 }
198
199 static inline bool is_default_context(struct i915_hw_context *ctx)
200 {
201         return (ctx == ctx->ring->default_context);
202 }
203
204 /**
205  * The default context needs to exist per ring that uses contexts. It stores the
206  * context state of the GPU for applications that don't utilize HW contexts, as
207  * well as an idle case.
208  */
209 static int create_default_context(struct drm_i915_private *dev_priv)
210 {
211         struct i915_hw_context *ctx;
212         int ret;
213
214         BUG_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
215
216         ctx = create_hw_context(dev_priv->dev, NULL);
217         if (IS_ERR(ctx))
218                 return PTR_ERR(ctx);
219
220         /* We may need to do things with the shrinker which require us to
221          * immediately switch back to the default context. This can cause a
222          * problem as pinning the default context also requires GTT space which
223          * may not be available. To avoid this we always pin the
224          * default context.
225          */
226         ret = i915_gem_obj_ggtt_pin(ctx->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
227         if (ret) {
228                 DRM_DEBUG_DRIVER("Couldn't pin %d\n", ret);
229                 goto err_destroy;
230         }
231
232         ret = do_switch(ctx);
233         if (ret) {
234                 DRM_DEBUG_DRIVER("Switch failed %d\n", ret);
235                 goto err_unpin;
236         }
237
238         dev_priv->ring[RCS].default_context = ctx;
239
240         DRM_DEBUG_DRIVER("Default HW context loaded\n");
241         return 0;
242
243 err_unpin:
244         i915_gem_object_unpin(ctx->obj);
245 err_destroy:
246         i915_gem_context_unreference(ctx);
247         return ret;
248 }
249
250 void i915_gem_context_init(struct drm_device *dev)
251 {
252         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
253
254         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev)) {
255                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
256                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; old hardware\n");
257                 return;
258         }
259
260         /* If called from reset, or thaw... we've been here already */
261         if (dev_priv->hw_contexts_disabled ||
262             dev_priv->ring[RCS].default_context)
263                 return;
264
265         dev_priv->hw_context_size = round_up(get_context_size(dev), 4096);
266
267         if (dev_priv->hw_context_size > (1<<20)) {
268                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
269                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; invalid size\n");
270                 return;
271         }
272
273         if (create_default_context(dev_priv)) {
274                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
275                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; create failed\n");
276                 return;
277         }
278
279         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context support initialized\n");
280 }
281
282 void i915_gem_context_fini(struct drm_device *dev)
283 {
284         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
285         struct i915_hw_context *dctx = dev_priv->ring[RCS].default_context;
286
287         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
288                 return;
289
290         /* The only known way to stop the gpu from accessing the hw context is
291          * to reset it. Do this as the very last operation to avoid confusing
292          * other code, leading to spurious errors. */
293         intel_gpu_reset(dev);
294
295         /* When default context is created and switched to, base object refcount
296          * will be 2 (+1 from object creation and +1 from do_switch()).
297          * i915_gem_context_fini() will be called after gpu_idle() has switched
298          * to default context. So we need to unreference the base object once
299          * to offset the do_switch part, so that i915_gem_context_unreference()
300          * can then free the base object correctly. */
301         WARN_ON(!dev_priv->ring[RCS].last_context);
302         if (dev_priv->ring[RCS].last_context == dctx) {
303                 /* Fake switch to NULL context */
304                 WARN_ON(dctx->obj->active);
305                 i915_gem_object_unpin(dctx->obj);
306                 i915_gem_context_unreference(dctx);
307         }
308
309         i915_gem_object_unpin(dctx->obj);
310         i915_gem_context_unreference(dctx);
311         dev_priv->ring[RCS].default_context = NULL;
312         dev_priv->ring[RCS].last_context = NULL;
313 }
314
315 static int context_idr_cleanup(int id, void *p, void *data)
316 {
317         struct i915_hw_context *ctx = p;
318
319         BUG_ON(id == DEFAULT_CONTEXT_ID);
320
321         i915_gem_context_unreference(ctx);
322         return 0;
323 }
324
325 struct i915_ctx_hang_stats *
326 i915_gem_context_get_hang_stats(struct drm_device *dev,
327                                 struct drm_file *file,
328                                 u32 id)
329 {
330         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
331         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
332         struct i915_hw_context *ctx;
333
334         if (id == DEFAULT_CONTEXT_ID)
335                 return &file_priv->hang_stats;
336
337         ctx = NULL;
338         if (!dev_priv->hw_contexts_disabled)
339                 ctx = i915_gem_context_get(file->driver_priv, id);
340         if (ctx == NULL)
341                 return ERR_PTR(-ENOENT);
342
343         return &ctx->hang_stats;
344 }
345
346 void i915_gem_context_close(struct drm_device *dev, struct drm_file *file)
347 {
348         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
349
350         idr_for_each(&file_priv->context_idr, context_idr_cleanup, NULL);
351         idr_destroy(&file_priv->context_idr);
352 }
353
354 static struct i915_hw_context *
355 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id)
356 {
357         return (struct i915_hw_context *)idr_find(&file_priv->context_idr, id);
358 }
359
360 static inline int
361 mi_set_context(struct intel_ring_buffer *ring,
362                struct i915_hw_context *new_context,
363                u32 hw_flags)
364 {
365         int ret;
366
367         /* w/a: If Flush TLB Invalidation Mode is enabled, driver must do a TLB
368          * invalidation prior to MI_SET_CONTEXT. On GEN6 we don't set the value
369          * explicitly, so we rely on the value at ring init, stored in
370          * itlb_before_ctx_switch.
371          */
372         if (IS_GEN6(ring->dev) && ring->itlb_before_ctx_switch) {
373                 ret = ring->flush(ring, I915_GEM_GPU_DOMAINS, 0);
374                 if (ret)
375                         return ret;
376         }
377
378         ret = intel_ring_begin(ring, 6);
379         if (ret)
380                 return ret;
381
382         /* WaProgramMiArbOnOffAroundMiSetContext:ivb,vlv,hsw */
383         if (IS_GEN7(ring->dev))
384                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_DISABLE);
385         else
386                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
387
388         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
389         intel_ring_emit(ring, MI_SET_CONTEXT);
390         intel_ring_emit(ring, i915_gem_obj_ggtt_offset(new_context->obj) |
391                         MI_MM_SPACE_GTT |
392                         MI_SAVE_EXT_STATE_EN |
393                         MI_RESTORE_EXT_STATE_EN |
394                         hw_flags);
395         /* w/a: MI_SET_CONTEXT must always be followed by MI_NOOP */
396         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
397
398         if (IS_GEN7(ring->dev))
399                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_ENABLE);
400         else
401                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
402
403         intel_ring_advance(ring);
404
405         return ret;
406 }
407
408 static int do_switch(struct i915_hw_context *to)
409 {
410         struct intel_ring_buffer *ring = to->ring;
411         struct i915_hw_context *from = ring->last_context;
412         u32 hw_flags = 0;
413         int ret, i;
414
415         BUG_ON(from != NULL && from->obj != NULL && from->obj->pin_count == 0);
416
417         if (from == to && !to->remap_slice)
418                 return 0;
419
420         ret = i915_gem_obj_ggtt_pin(to->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
421         if (ret)
422                 return ret;
423
424         /*
425          * Pin can switch back to the default context if we end up calling into
426          * evict_everything - as a last ditch gtt defrag effort that also
427          * switches to the default context. Hence we need to reload from here.
428          */
429         from = ring->last_context;
430
431         /*
432          * Clear this page out of any CPU caches for coherent swap-in/out. Note
433          * that thanks to write = false in this call and us not setting any gpu
434          * write domains when putting a context object onto the active list
435          * (when switching away from it), this won't block.
436          *
437          * XXX: We need a real interface to do this instead of trickery.
438          */
439         ret = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(to->obj, false);
440         if (ret) {
441                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
442                 return ret;
443         }
444
445         if (!to->obj->has_global_gtt_mapping)
446                 i915_gem_gtt_bind_object(to->obj, to->obj->cache_level);
447
448         if (!to->is_initialized || is_default_context(to))
449                 hw_flags |= MI_RESTORE_INHIBIT;
450
451         ret = mi_set_context(ring, to, hw_flags);
452         if (ret) {
453                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
454                 return ret;
455         }
456
457         for (i = 0; i < MAX_L3_SLICES; i++) {
458                 if (!(to->remap_slice & (1<<i)))
459                         continue;
460
461                 ret = i915_gem_l3_remap(ring, i);
462                 /* If it failed, try again next round */
463                 if (ret)
464                         DRM_DEBUG_DRIVER("L3 remapping failed\n");
465                 else
466                         to->remap_slice &= ~(1<<i);
467         }
468
469         /* The backing object for the context is done after switching to the
470          * *next* context. Therefore we cannot retire the previous context until
471          * the next context has already started running. In fact, the below code
472          * is a bit suboptimal because the retiring can occur simply after the
473          * MI_SET_CONTEXT instead of when the next seqno has completed.
474          */
475         if (from != NULL) {
476                 from->obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION;
477                 i915_vma_move_to_active(i915_gem_obj_to_ggtt(from->obj), ring);
478                 /* As long as MI_SET_CONTEXT is serializing, ie. it flushes the
479                  * whole damn pipeline, we don't need to explicitly mark the
480                  * object dirty. The only exception is that the context must be
481                  * correct in case the object gets swapped out. Ideally we'd be
482                  * able to defer doing this until we know the object would be
483                  * swapped, but there is no way to do that yet.
484                  */
485                 from->obj->dirty = 1;
486                 BUG_ON(from->obj->ring != ring);
487
488                 /* obj is kept alive until the next request by its active ref */
489                 i915_gem_object_unpin(from->obj);
490                 i915_gem_context_unreference(from);
491         }
492
493         i915_gem_context_reference(to);
494         ring->last_context = to;
495         to->is_initialized = true;
496
497         return 0;
498 }
499
500 /**
501  * i915_switch_context() - perform a GPU context switch.
502  * @ring: ring for which we'll execute the context switch
503  * @file_priv: file_priv associated with the context, may be NULL
504  * @id: context id number
505  * @seqno: sequence number by which the new context will be switched to
506  * @flags:
507  *
508  * The context life cycle is simple. The context refcount is incremented and
509  * decremented by 1 and create and destroy. If the context is in use by the GPU,
510  * it will have a refoucnt > 1. This allows us to destroy the context abstract
511  * object while letting the normal object tracking destroy the backing BO.
512  */
513 int i915_switch_context(struct intel_ring_buffer *ring,
514                         struct drm_file *file,
515                         int to_id)
516 {
517         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
518         struct i915_hw_context *to;
519
520         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
521                 return 0;
522
523         WARN_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
524
525         if (ring != &dev_priv->ring[RCS])
526                 return 0;
527
528         if (to_id == DEFAULT_CONTEXT_ID) {
529                 to = ring->default_context;
530         } else {
531                 if (file == NULL)
532                         return -EINVAL;
533
534                 to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, to_id);
535                 if (to == NULL)
536                         return -ENOENT;
537         }
538
539         return do_switch(to);
540 }
541
542 int i915_gem_context_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
543                                   struct drm_file *file)
544 {
545         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
546         struct drm_i915_gem_context_create *args = data;
547         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
548         struct i915_hw_context *ctx;
549         int ret;
550
551         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
552                 return -ENODEV;
553
554         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
555                 return -ENODEV;
556
557         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
558         if (ret)
559                 return ret;
560
561         ctx = create_hw_context(dev, file_priv);
562         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
563         if (IS_ERR(ctx))
564                 return PTR_ERR(ctx);
565
566         args->ctx_id = ctx->id;
567         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d created\n", args->ctx_id);
568
569         return 0;
570 }
571
572 int i915_gem_context_destroy_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
573                                    struct drm_file *file)
574 {
575         struct drm_i915_gem_context_destroy *args = data;
576         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
577         struct i915_hw_context *ctx;
578         int ret;
579
580         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
581                 return -ENODEV;
582
583         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
584         if (ret)
585                 return ret;
586
587         ctx = i915_gem_context_get(file_priv, args->ctx_id);
588         if (!ctx) {
589                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
590                 return -ENOENT;
591         }
592
593         idr_remove(&ctx->file_priv->context_idr, ctx->id);
594         i915_gem_context_unreference(ctx);
595         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
596
597         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d destroyed\n", args->ctx_id);
598         return 0;
599 }