drivers/gpu/drm/i915/i915_gem_stolen.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2008-2012 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  *    Eric Anholt <eric@anholt.net>
  25  *    Chris Wilson <chris@chris-wilson.co.uk>
  26  *
  27  */
  28
  29 #include <drm/drmP.h>
  30 #include <drm/i915_drm.h>
  31 #include "i915_drv.h"
  32
  33 /*
  34  * The BIOS typically reserves some of the system's memory for the exclusive
  35  * use of the integrated graphics. This memory is no longer available for
  36  * use by the OS and so the user finds that his system has less memory
  37  * available than he put in. We refer to this memory as stolen.
  38  *
  39  * The BIOS will allocate its framebuffer from the stolen memory. Our
  40  * goal is try to reuse that object for our own fbcon which must always
  41  * be available for panics. Anything else we can reuse the stolen memory
  42  * for is a boon.
  43  */
  44
  45 int i915_gem_stolen_insert_node(struct drm_i915_private *dev_priv,
  46                                 struct drm_mm_node *node, u64 size,
  47                                 unsigned alignment)
  48 {
  49         int ret;
  50
  51         if (!drm_mm_initialized(&dev_priv->mm.stolen))
  52                 return -ENODEV;
  53
  54         mutex_lock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
  55         ret = drm_mm_insert_node(&dev_priv->mm.stolen, node, size, alignment,
  56                                  DRM_MM_SEARCH_DEFAULT);
  57         mutex_unlock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
  58
  59         return ret;
  60 }
  61
  62 void i915_gem_stolen_remove_node(struct drm_i915_private *dev_priv,
  63                                  struct drm_mm_node *node)
  64 {
  65         mutex_lock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
  66         drm_mm_remove_node(node);
  67         mutex_unlock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
  68 }
  69
  70 static unsigned long i915_stolen_to_physical(struct drm_device *dev)
  71 {
  72         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
  73         struct resource *r;
  74         u32 base;
  75
  76         /* Almost universally we can find the Graphics Base of Stolen Memory
  77          * at offset 0x5c in the igfx configuration space. On a few (desktop)
  78          * machines this is also mirrored in the bridge device at different
  79          * locations, or in the MCHBAR. On gen2, the layout is again slightly
  80          * different with the Graphics Segment immediately following Top of
  81          * Memory (or Top of Usable DRAM). Note it appears that TOUD is only
  82          * reported by 865g, so we just use the top of memory as determined
  83          * by the e820 probe.
  84          *
  85          * XXX However gen2 requires an unavailable symbol.
  86          */
  87         base = 0;
  88         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 3) {
  89                 /* Read Graphics Base of Stolen Memory directly */
  90                 pci_read_config_dword(dev->pdev, 0x5c, &base);
  91                 base &= ~((1<<20) - 1);
  92         } else { /* GEN2 */
  93 #if 0
  94                 /* Stolen is immediately above Top of Memory */
  95                 base = max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT;
  96 #endif
  97         }
  98
  99         if (base == 0)
 100                 return 0;
 101
 102         /* make sure we don't clobber the GTT if it's within stolen memory */
 103         if (INTEL_INFO(dev)->gen <= 4 && !IS_G33(dev) && !IS_G4X(dev)) {
 104                 struct {
 105                         u32 start, end;
 106                 } stolen[2] = {
 107                         { .start = base, .end = base + dev_priv->gtt.stolen_size, },
 108                         { .start = base, .end = base + dev_priv->gtt.stolen_size, },
 109                 };
 110                 u64 gtt_start, gtt_end;
 111
 112                 gtt_start = I915_READ(PGTBL_CTL);
 113                 if (IS_GEN4(dev))
 114                         gtt_start = (gtt_start & PGTBL_ADDRESS_LO_MASK) |
 115                                 (gtt_start & PGTBL_ADDRESS_HI_MASK) << 28;
 116                 else
 117                         gtt_start &= PGTBL_ADDRESS_LO_MASK;
 118                 gtt_end = gtt_start + gtt_total_entries(dev_priv->gtt) * 4;
 119
 120                 if (gtt_start >= stolen[0].start && gtt_start < stolen[0].end)
 121                         stolen[0].end = gtt_start;
 122                 if (gtt_end > stolen[1].start && gtt_end <= stolen[1].end)
 123                         stolen[1].start = gtt_end;
 124
 125                 /* pick the larger of the two chunks */
 126                 if (stolen[0].end - stolen[0].start >
 127                     stolen[1].end - stolen[1].start) {
 128                         base = stolen[0].start;
 129                         dev_priv->gtt.stolen_size = stolen[0].end - stolen[0].start;
 130                 } else {
 131                         base = stolen[1].start;
 132                         dev_priv->gtt.stolen_size = stolen[1].end - stolen[1].start;
 133                 }
 134
 135                 if (stolen[0].start != stolen[1].start ||
 136                     stolen[0].end != stolen[1].end) {
 137                         DRM_DEBUG_KMS("GTT within stolen memory at 0x%llx-0x%llx\n",
 138                                       (unsigned long long) gtt_start,
 139                                       (unsigned long long) gtt_end - 1);
 140                         DRM_DEBUG_KMS("Stolen memory adjusted to 0x%x-0x%x\n",
 141                                       base, base + (u32) dev_priv->gtt.stolen_size - 1);
 142                 }
 143         }
 144
 145
 146         /* Verify that nothing else uses this physical address. Stolen
 147          * memory should be reserved by the BIOS and hidden from the
 148          * kernel. So if the region is already marked as busy, something
 149          * is seriously wrong.
 150          */
 151         r = devm_request_mem_region(dev->dev, base, dev_priv->gtt.stolen_size,
 152                                     "Graphics Stolen Memory");
 153         if (r == NULL) {
 154                 /*
 155                  * One more attempt but this time requesting region from
 156                  * base + 1, as we have seen that this resolves the region
 157                  * conflict with the PCI Bus.
 158                  * This is a BIOS w/a: Some BIOS wrap stolen in the root
 159                  * PCI bus, but have an off-by-one error. Hence retry the
 160                  * reservation starting from 1 instead of 0.
 161                  */
 162                 r = devm_request_mem_region(dev->dev, base + 1,
 163                                             dev_priv->gtt.stolen_size - 1,
 164                                             "Graphics Stolen Memory");
 165                 /*
 166                  * GEN3 firmware likes to smash pci bridges into the stolen
 167                  * range. Apparently this works.
 168                  */
 169                 if (r == NULL && !IS_GEN3(dev)) {
 170                         DRM_ERROR("conflict detected with stolen region: [0x%08x - 0x%08x]\n",
 171                                   base, base + (uint32_t)dev_priv->gtt.stolen_size);
 172                         base = 0;
 173                 }
 174         }
 175
 176         return base;
 177 }
 178
 179 void i915_gem_cleanup_stolen(struct drm_device *dev)
 180 {
 181         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
 182
 183         if (!drm_mm_initialized(&dev_priv->mm.stolen))
 184                 return;
 185
 186         drm_mm_takedown(&dev_priv->mm.stolen);
 187 }
 188
 189 int i915_gem_init_stolen(struct drm_device *dev)
 190 {
 191         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
 192         u32 tmp;
 193         int bios_reserved = 0;
 194
 195         mutex_init(&dev_priv->mm.stolen_lock);
 196
 197 #ifdef CONFIG_INTEL_IOMMU
 198         if (intel_iommu_gfx_mapped && INTEL_INFO(dev)->gen < 8) {
 199                 DRM_INFO("DMAR active, disabling use of stolen memory\n");
 200                 return 0;
 201         }
 202 #endif
 203
 204         if (dev_priv->gtt.stolen_size == 0)
 205                 return 0;
 206
 207         dev_priv->mm.stolen_base = i915_stolen_to_physical(dev);
 208         if (dev_priv->mm.stolen_base == 0)
 209                 return 0;
 210
 211         DRM_DEBUG_KMS("found %zd bytes of stolen memory at %08lx\n",
 212                       dev_priv->gtt.stolen_size, dev_priv->mm.stolen_base);
 213
 214         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 8) {
 215                 tmp = I915_READ(GEN7_BIOS_RESERVED);
 216                 tmp >>= GEN8_BIOS_RESERVED_SHIFT;
 217                 tmp &= GEN8_BIOS_RESERVED_MASK;
 218                 bios_reserved = (1024*1024) << tmp;
 219         } else if (IS_GEN7(dev)) {
 220                 tmp = I915_READ(GEN7_BIOS_RESERVED);
 221                 bios_reserved = tmp & GEN7_BIOS_RESERVED_256K ?
 222                         256*1024 : 1024*1024;
 223         }
 224
 225         if (WARN_ON(bios_reserved > dev_priv->gtt.stolen_size))
 226                 return 0;
 227
 228         /* Basic memrange allocator for stolen space */
 229         drm_mm_init(&dev_priv->mm.stolen, 0, dev_priv->gtt.stolen_size -
 230                     bios_reserved);
 231
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static struct sg_table *
 236 i915_pages_create_for_stolen(struct drm_device *dev,
 237                              u32 offset, u32 size)
 238 {
 239         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
 240         struct sg_table *st;
 241         struct scatterlist *sg;
 242
 243         DRM_DEBUG_DRIVER("offset=0x%x, size=%d\n", offset, size);
 244         BUG_ON(offset > dev_priv->gtt.stolen_size - size);
 245
 246         /* We hide that we have no struct page backing our stolen object
 247          * by wrapping the contiguous physical allocation with a fake
 248          * dma mapping in a single scatterlist.
 249          */
 250
 251         st = kmalloc(sizeof(*st), GFP_KERNEL);
 252         if (st == NULL)
 253                 return NULL;
 254
 255         if (sg_alloc_table(st, 1, GFP_KERNEL)) {
 256                 kfree(st);
 257                 return NULL;
 258         }
 259
 260         sg = st->sgl;
 261         sg->offset = 0;
 262         sg->length = size;
 263
 264         sg_dma_address(sg) = (dma_addr_t)dev_priv->mm.stolen_base + offset;
 265         sg_dma_len(sg) = size;
 266
 267         return st;
 268 }
 269
 270 static int i915_gem_object_get_pages_stolen(struct drm_i915_gem_object *obj)
 271 {
 272         BUG();
 273         return -EINVAL;
 274 }
 275
 276 static void i915_gem_object_put_pages_stolen(struct drm_i915_gem_object *obj)
 277 {
 278         /* Should only be called during free */
 279         sg_free_table(obj->pages);
 280         kfree(obj->pages);
 281 }
 282
 283
 284 static void
 285 i915_gem_object_release_stolen(struct drm_i915_gem_object *obj)
 286 {
 287         struct drm_i915_private *dev_priv = obj->base.dev->dev_private;
 288
 289         if (obj->stolen) {
 290                 i915_gem_stolen_remove_node(dev_priv, obj->stolen);
 291                 kfree(obj->stolen);
 292                 obj->stolen = NULL;
 293         }
 294 }
 295 static const struct drm_i915_gem_object_ops i915_gem_object_stolen_ops = {
 296         .get_pages = i915_gem_object_get_pages_stolen,
 297         .put_pages = i915_gem_object_put_pages_stolen,
 298         .release = i915_gem_object_release_stolen,
 299 };
 300
 301 static struct drm_i915_gem_object *
 302 _i915_gem_object_create_stolen(struct drm_device *dev,
 303                                struct drm_mm_node *stolen)
 304 {
 305         struct drm_i915_gem_object *obj;
 306
 307         obj = i915_gem_object_alloc(dev);
 308         if (obj == NULL)
 309                 return NULL;
 310
 311         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->base, stolen->size);
 312         i915_gem_object_init(obj, &i915_gem_object_stolen_ops);
 313
 314         obj->pages = i915_pages_create_for_stolen(dev,
 315                                                   stolen->start, stolen->size);
 316         if (obj->pages == NULL)
 317                 goto cleanup;
 318
 319         obj->has_dma_mapping = true;
 320         i915_gem_object_pin_pages(obj);
 321         obj->stolen = stolen;
 322
 323         obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_CPU | I915_GEM_DOMAIN_GTT;
 324         obj->cache_level = HAS_LLC(dev) ? I915_CACHE_LLC : I915_CACHE_NONE;
 325
 326         return obj;
 327
 328 cleanup:
 329         i915_gem_object_free(obj);
 330         return NULL;
 331 }
 332
 333 struct drm_i915_gem_object *
 334 i915_gem_object_create_stolen(struct drm_device *dev, u32 size)
 335 {
 336         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
 337         struct drm_i915_gem_object *obj;
 338         struct drm_mm_node *stolen;
 339         int ret;
 340
 341         if (!drm_mm_initialized(&dev_priv->mm.stolen))
 342                 return NULL;
 343
 344         DRM_DEBUG_KMS("creating stolen object: size=%x\n", size);
 345         if (size == 0)
 346                 return NULL;
 347
 348         stolen = kzalloc(sizeof(*stolen), GFP_KERNEL);
 349         if (!stolen)
 350                 return NULL;
 351
 352         ret = i915_gem_stolen_insert_node(dev_priv, stolen, size, 4096);
 353         if (ret) {
 354                 kfree(stolen);
 355                 return NULL;
 356         }
 357
 358         obj = _i915_gem_object_create_stolen(dev, stolen);
 359         if (obj)
 360                 return obj;
 361
 362         i915_gem_stolen_remove_node(dev_priv, stolen);
 363         kfree(stolen);
 364         return NULL;
 365 }
 366
 367 struct drm_i915_gem_object *
 368 i915_gem_object_create_stolen_for_preallocated(struct drm_device *dev,
 369                                                u32 stolen_offset,
 370                                                u32 gtt_offset,
 371                                                u32 size)
 372 {
 373         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
 374         struct i915_address_space *ggtt = &dev_priv->gtt.base;
 375         struct drm_i915_gem_object *obj;
 376         struct drm_mm_node *stolen;
 377         struct i915_vma *vma;
 378         int ret;
 379
 380         if (!drm_mm_initialized(&dev_priv->mm.stolen))
 381                 return NULL;
 382
 383         DRM_DEBUG_KMS("creating preallocated stolen object: stolen_offset=%x, gtt_offset=%x, size=%x\n",
 384                         stolen_offset, gtt_offset, size);
 385
 386         /* KISS and expect everything to be page-aligned */
 387         if (WARN_ON(size == 0) || WARN_ON(size & 4095) ||
 388             WARN_ON(stolen_offset & 4095))
 389                 return NULL;
 390
 391         stolen = kzalloc(sizeof(*stolen), GFP_KERNEL);
 392         if (!stolen)
 393                 return NULL;
 394
 395         stolen->start = stolen_offset;
 396         stolen->size = size;
 397         mutex_lock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
 398         ret = drm_mm_reserve_node(&dev_priv->mm.stolen, stolen);
 399         mutex_unlock(&dev_priv->mm.stolen_lock);
 400         if (ret) {
 401                 DRM_DEBUG_KMS("failed to allocate stolen space\n");
 402                 kfree(stolen);
 403                 return NULL;
 404         }
 405
 406         obj = _i915_gem_object_create_stolen(dev, stolen);
 407         if (obj == NULL) {
 408                 DRM_DEBUG_KMS("failed to allocate stolen object\n");
 409                 i915_gem_stolen_remove_node(dev_priv, stolen);
 410                 kfree(stolen);
 411                 return NULL;
 412         }
 413
 414         /* Some objects just need physical mem from stolen space */
 415         if (gtt_offset == I915_GTT_OFFSET_NONE)
 416                 return obj;
 417
 418         vma = i915_gem_obj_lookup_or_create_vma(obj, ggtt);
 419         if (IS_ERR(vma)) {
 420                 ret = PTR_ERR(vma);
 421                 goto err_out;
 422         }
 423
 424         /* To simplify the initialisation sequence between KMS and GTT,
 425          * we allow construction of the stolen object prior to
 426          * setting up the GTT space. The actual reservation will occur
 427          * later.
 428          */
 429         vma->node.start = gtt_offset;
 430         vma->node.size = size;
 431         if (drm_mm_initialized(&ggtt->mm)) {
 432                 ret = drm_mm_reserve_node(&ggtt->mm, &vma->node);
 433                 if (ret) {
 434                         DRM_DEBUG_KMS("failed to allocate stolen GTT space\n");
 435                         goto err_vma;
 436                 }
 437         }
 438
 439         vma->bound |= GLOBAL_BIND;
 440
 441         list_add_tail(&obj->global_list, &dev_priv->mm.bound_list);
 442         list_add_tail(&vma->mm_list, &ggtt->inactive_list);
 443         i915_gem_object_pin_pages(obj);
 444
 445         return obj;
 446
 447 err_vma:
 448         i915_gem_vma_destroy(vma);
 449 err_out:
 450         i915_gem_stolen_remove_node(dev_priv, stolen);
 451         kfree(stolen);
 452         drm_gem_object_unreference(&obj->base);
 453         return NULL;
 454 }