drm/via: Embed via_dmablit in via_dri1
[platform/kernel/linux-starfive.git] / drivers / gpu / drm / drm_gem_vram_helper.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2
3 #include <linux/iosys-map.h>
4 #include <linux/module.h>
5
6 #include <drm/drm_debugfs.h>
7 #include <drm/drm_device.h>
8 #include <drm/drm_drv.h>
9 #include <drm/drm_file.h>
10 #include <drm/drm_framebuffer.h>
11 #include <drm/drm_gem_atomic_helper.h>
12 #include <drm/drm_gem_framebuffer_helper.h>
13 #include <drm/drm_gem_ttm_helper.h>
14 #include <drm/drm_gem_vram_helper.h>
15 #include <drm/drm_managed.h>
16 #include <drm/drm_mode.h>
17 #include <drm/drm_plane.h>
18 #include <drm/drm_prime.h>
19 #include <drm/drm_simple_kms_helper.h>
20
21 #include <drm/ttm/ttm_range_manager.h>
22
23 static const struct drm_gem_object_funcs drm_gem_vram_object_funcs;
24
25 /**
26  * DOC: overview
27  *
28  * This library provides &struct drm_gem_vram_object (GEM VRAM), a GEM
29  * buffer object that is backed by video RAM (VRAM). It can be used for
30  * framebuffer devices with dedicated memory.
31  *
32  * The data structure &struct drm_vram_mm and its helpers implement a memory
33  * manager for simple framebuffer devices with dedicated video memory. GEM
34  * VRAM buffer objects are either placed in the video memory or remain evicted
35  * to system memory.
36  *
37  * With the GEM interface userspace applications create, manage and destroy
38  * graphics buffers, such as an on-screen framebuffer. GEM does not provide
39  * an implementation of these interfaces. It's up to the DRM driver to
40  * provide an implementation that suits the hardware. If the hardware device
41  * contains dedicated video memory, the DRM driver can use the VRAM helper
42  * library. Each active buffer object is stored in video RAM. Active
43  * buffer are used for drawing the current frame, typically something like
44  * the frame's scanout buffer or the cursor image. If there's no more space
45  * left in VRAM, inactive GEM objects can be moved to system memory.
46  *
47  * To initialize the VRAM helper library call drmm_vram_helper_alloc_mm().
48  * The function allocates and initializes an instance of &struct drm_vram_mm
49  * in &struct drm_device.vram_mm . Use &DRM_GEM_VRAM_DRIVER to initialize
50  * &struct drm_driver and  &DRM_VRAM_MM_FILE_OPERATIONS to initialize
51  * &struct file_operations; as illustrated below.
52  *
53  * .. code-block:: c
54  *
55  *      struct file_operations fops ={
56  *              .owner = THIS_MODULE,
57  *              DRM_VRAM_MM_FILE_OPERATION
58  *      };
59  *      struct drm_driver drv = {
60  *              .driver_feature = DRM_ ... ,
61  *              .fops = &fops,
62  *              DRM_GEM_VRAM_DRIVER
63  *      };
64  *
65  *      int init_drm_driver()
66  *      {
67  *              struct drm_device *dev;
68  *              uint64_t vram_base;
69  *              unsigned long vram_size;
70  *              int ret;
71  *
72  *              // setup device, vram base and size
73  *              // ...
74  *
75  *              ret = drmm_vram_helper_alloc_mm(dev, vram_base, vram_size);
76  *              if (ret)
77  *                      return ret;
78  *              return 0;
79  *      }
80  *
81  * This creates an instance of &struct drm_vram_mm, exports DRM userspace
82  * interfaces for GEM buffer management and initializes file operations to
83  * allow for accessing created GEM buffers. With this setup, the DRM driver
84  * manages an area of video RAM with VRAM MM and provides GEM VRAM objects
85  * to userspace.
86  *
87  * You don't have to clean up the instance of VRAM MM.
88  * drmm_vram_helper_alloc_mm() is a managed interface that installs a
89  * clean-up handler to run during the DRM device's release.
90  *
91  * For drawing or scanout operations, rsp. buffer objects have to be pinned
92  * in video RAM. Call drm_gem_vram_pin() with &DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_VRAM or
93  * &DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_SYSTEM to pin a buffer object in video RAM or system
94  * memory. Call drm_gem_vram_unpin() to release the pinned object afterwards.
95  *
96  * A buffer object that is pinned in video RAM has a fixed address within that
97  * memory region. Call drm_gem_vram_offset() to retrieve this value. Typically
98  * it's used to program the hardware's scanout engine for framebuffers, set
99  * the cursor overlay's image for a mouse cursor, or use it as input to the
100  * hardware's drawing engine.
101  *
102  * To access a buffer object's memory from the DRM driver, call
103  * drm_gem_vram_vmap(). It maps the buffer into kernel address
104  * space and returns the memory address. Use drm_gem_vram_vunmap() to
105  * release the mapping.
106  */
107
108 /*
109  * Buffer-objects helpers
110  */
111
112 static void drm_gem_vram_cleanup(struct drm_gem_vram_object *gbo)
113 {
114         /* We got here via ttm_bo_put(), which means that the
115          * TTM buffer object in 'bo' has already been cleaned
116          * up; only release the GEM object.
117          */
118
119         WARN_ON(gbo->vmap_use_count);
120         WARN_ON(iosys_map_is_set(&gbo->map));
121
122         drm_gem_object_release(&gbo->bo.base);
123 }
124
125 static void drm_gem_vram_destroy(struct drm_gem_vram_object *gbo)
126 {
127         drm_gem_vram_cleanup(gbo);
128         kfree(gbo);
129 }
130
131 static void ttm_buffer_object_destroy(struct ttm_buffer_object *bo)
132 {
133         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_bo(bo);
134
135         drm_gem_vram_destroy(gbo);
136 }
137
138 static void drm_gem_vram_placement(struct drm_gem_vram_object *gbo,
139                                    unsigned long pl_flag)
140 {
141         u32 invariant_flags = 0;
142         unsigned int i;
143         unsigned int c = 0;
144
145         if (pl_flag & DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_TOPDOWN)
146                 invariant_flags = TTM_PL_FLAG_TOPDOWN;
147
148         gbo->placement.placement = gbo->placements;
149         gbo->placement.busy_placement = gbo->placements;
150
151         if (pl_flag & DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_VRAM) {
152                 gbo->placements[c].mem_type = TTM_PL_VRAM;
153                 gbo->placements[c++].flags = invariant_flags;
154         }
155
156         if (pl_flag & DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_SYSTEM || !c) {
157                 gbo->placements[c].mem_type = TTM_PL_SYSTEM;
158                 gbo->placements[c++].flags = invariant_flags;
159         }
160
161         gbo->placement.num_placement = c;
162         gbo->placement.num_busy_placement = c;
163
164         for (i = 0; i < c; ++i) {
165                 gbo->placements[i].fpfn = 0;
166                 gbo->placements[i].lpfn = 0;
167         }
168 }
169
170 /**
171  * drm_gem_vram_create() - Creates a VRAM-backed GEM object
172  * @dev:                the DRM device
173  * @size:               the buffer size in bytes
174  * @pg_align:           the buffer's alignment in multiples of the page size
175  *
176  * GEM objects are allocated by calling struct drm_driver.gem_create_object,
177  * if set. Otherwise kzalloc() will be used. Drivers can set their own GEM
178  * object functions in struct drm_driver.gem_create_object. If no functions
179  * are set, the new GEM object will use the default functions from GEM VRAM
180  * helpers.
181  *
182  * Returns:
183  * A new instance of &struct drm_gem_vram_object on success, or
184  * an ERR_PTR()-encoded error code otherwise.
185  */
186 struct drm_gem_vram_object *drm_gem_vram_create(struct drm_device *dev,
187                                                 size_t size,
188                                                 unsigned long pg_align)
189 {
190         struct drm_gem_vram_object *gbo;
191         struct drm_gem_object *gem;
192         struct drm_vram_mm *vmm = dev->vram_mm;
193         struct ttm_device *bdev;
194         int ret;
195
196         if (WARN_ONCE(!vmm, "VRAM MM not initialized"))
197                 return ERR_PTR(-EINVAL);
198
199         if (dev->driver->gem_create_object) {
200                 gem = dev->driver->gem_create_object(dev, size);
201                 if (IS_ERR(gem))
202                         return ERR_CAST(gem);
203                 gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
204         } else {
205                 gbo = kzalloc(sizeof(*gbo), GFP_KERNEL);
206                 if (!gbo)
207                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
208                 gem = &gbo->bo.base;
209         }
210
211         if (!gem->funcs)
212                 gem->funcs = &drm_gem_vram_object_funcs;
213
214         ret = drm_gem_object_init(dev, gem, size);
215         if (ret) {
216                 kfree(gbo);
217                 return ERR_PTR(ret);
218         }
219
220         bdev = &vmm->bdev;
221
222         gbo->bo.bdev = bdev;
223         drm_gem_vram_placement(gbo, DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_SYSTEM);
224
225         /*
226          * A failing ttm_bo_init will call ttm_buffer_object_destroy
227          * to release gbo->bo.base and kfree gbo.
228          */
229         ret = ttm_bo_init_validate(bdev, &gbo->bo, ttm_bo_type_device,
230                                    &gbo->placement, pg_align, false, NULL, NULL,
231                                    ttm_buffer_object_destroy);
232         if (ret)
233                 return ERR_PTR(ret);
234
235         return gbo;
236 }
237 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_create);
238
239 /**
240  * drm_gem_vram_put() - Releases a reference to a VRAM-backed GEM object
241  * @gbo:        the GEM VRAM object
242  *
243  * See ttm_bo_put() for more information.
244  */
245 void drm_gem_vram_put(struct drm_gem_vram_object *gbo)
246 {
247         ttm_bo_put(&gbo->bo);
248 }
249 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_put);
250
251 static u64 drm_gem_vram_pg_offset(struct drm_gem_vram_object *gbo)
252 {
253         /* Keep TTM behavior for now, remove when drivers are audited */
254         if (WARN_ON_ONCE(!gbo->bo.resource ||
255                          gbo->bo.resource->mem_type == TTM_PL_SYSTEM))
256                 return 0;
257
258         return gbo->bo.resource->start;
259 }
260
261 /**
262  * drm_gem_vram_offset() - \
263         Returns a GEM VRAM object's offset in video memory
264  * @gbo:        the GEM VRAM object
265  *
266  * This function returns the buffer object's offset in the device's video
267  * memory. The buffer object has to be pinned to %TTM_PL_VRAM.
268  *
269  * Returns:
270  * The buffer object's offset in video memory on success, or
271  * a negative errno code otherwise.
272  */
273 s64 drm_gem_vram_offset(struct drm_gem_vram_object *gbo)
274 {
275         if (WARN_ON_ONCE(!gbo->bo.pin_count))
276                 return (s64)-ENODEV;
277         return drm_gem_vram_pg_offset(gbo) << PAGE_SHIFT;
278 }
279 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_offset);
280
281 static int drm_gem_vram_pin_locked(struct drm_gem_vram_object *gbo,
282                                    unsigned long pl_flag)
283 {
284         struct ttm_operation_ctx ctx = { false, false };
285         int ret;
286
287         if (gbo->bo.pin_count)
288                 goto out;
289
290         if (pl_flag)
291                 drm_gem_vram_placement(gbo, pl_flag);
292
293         ret = ttm_bo_validate(&gbo->bo, &gbo->placement, &ctx);
294         if (ret < 0)
295                 return ret;
296
297 out:
298         ttm_bo_pin(&gbo->bo);
299
300         return 0;
301 }
302
303 /**
304  * drm_gem_vram_pin() - Pins a GEM VRAM object in a region.
305  * @gbo:        the GEM VRAM object
306  * @pl_flag:    a bitmask of possible memory regions
307  *
308  * Pinning a buffer object ensures that it is not evicted from
309  * a memory region. A pinned buffer object has to be unpinned before
310  * it can be pinned to another region. If the pl_flag argument is 0,
311  * the buffer is pinned at its current location (video RAM or system
312  * memory).
313  *
314  * Small buffer objects, such as cursor images, can lead to memory
315  * fragmentation if they are pinned in the middle of video RAM. This
316  * is especially a problem on devices with only a small amount of
317  * video RAM. Fragmentation can prevent the primary framebuffer from
318  * fitting in, even though there's enough memory overall. The modifier
319  * DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_TOPDOWN marks the buffer object to be pinned
320  * at the high end of the memory region to avoid fragmentation.
321  *
322  * Returns:
323  * 0 on success, or
324  * a negative error code otherwise.
325  */
326 int drm_gem_vram_pin(struct drm_gem_vram_object *gbo, unsigned long pl_flag)
327 {
328         int ret;
329
330         ret = ttm_bo_reserve(&gbo->bo, true, false, NULL);
331         if (ret)
332                 return ret;
333         ret = drm_gem_vram_pin_locked(gbo, pl_flag);
334         ttm_bo_unreserve(&gbo->bo);
335
336         return ret;
337 }
338 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_pin);
339
340 static void drm_gem_vram_unpin_locked(struct drm_gem_vram_object *gbo)
341 {
342         ttm_bo_unpin(&gbo->bo);
343 }
344
345 /**
346  * drm_gem_vram_unpin() - Unpins a GEM VRAM object
347  * @gbo:        the GEM VRAM object
348  *
349  * Returns:
350  * 0 on success, or
351  * a negative error code otherwise.
352  */
353 int drm_gem_vram_unpin(struct drm_gem_vram_object *gbo)
354 {
355         int ret;
356
357         ret = ttm_bo_reserve(&gbo->bo, true, false, NULL);
358         if (ret)
359                 return ret;
360
361         drm_gem_vram_unpin_locked(gbo);
362         ttm_bo_unreserve(&gbo->bo);
363
364         return 0;
365 }
366 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_unpin);
367
368 static int drm_gem_vram_kmap_locked(struct drm_gem_vram_object *gbo,
369                                     struct iosys_map *map)
370 {
371         int ret;
372
373         if (gbo->vmap_use_count > 0)
374                 goto out;
375
376         /*
377          * VRAM helpers unmap the BO only on demand. So the previous
378          * page mapping might still be around. Only vmap if the there's
379          * no mapping present.
380          */
381         if (iosys_map_is_null(&gbo->map)) {
382                 ret = ttm_bo_vmap(&gbo->bo, &gbo->map);
383                 if (ret)
384                         return ret;
385         }
386
387 out:
388         ++gbo->vmap_use_count;
389         *map = gbo->map;
390
391         return 0;
392 }
393
394 static void drm_gem_vram_kunmap_locked(struct drm_gem_vram_object *gbo,
395                                        struct iosys_map *map)
396 {
397         struct drm_device *dev = gbo->bo.base.dev;
398
399         if (drm_WARN_ON_ONCE(dev, !gbo->vmap_use_count))
400                 return;
401
402         if (drm_WARN_ON_ONCE(dev, !iosys_map_is_equal(&gbo->map, map)))
403                 return; /* BUG: map not mapped from this BO */
404
405         if (--gbo->vmap_use_count > 0)
406                 return;
407
408         /*
409          * Permanently mapping and unmapping buffers adds overhead from
410          * updating the page tables and creates debugging output. Therefore,
411          * we delay the actual unmap operation until the BO gets evicted
412          * from memory. See drm_gem_vram_bo_driver_move_notify().
413          */
414 }
415
416 /**
417  * drm_gem_vram_vmap() - Pins and maps a GEM VRAM object into kernel address
418  *                       space
419  * @gbo: The GEM VRAM object to map
420  * @map: Returns the kernel virtual address of the VRAM GEM object's backing
421  *       store.
422  *
423  * The vmap function pins a GEM VRAM object to its current location, either
424  * system or video memory, and maps its buffer into kernel address space.
425  * As pinned object cannot be relocated, you should avoid pinning objects
426  * permanently. Call drm_gem_vram_vunmap() with the returned address to
427  * unmap and unpin the GEM VRAM object.
428  *
429  * Returns:
430  * 0 on success, or a negative error code otherwise.
431  */
432 int drm_gem_vram_vmap(struct drm_gem_vram_object *gbo, struct iosys_map *map)
433 {
434         int ret;
435
436         ret = ttm_bo_reserve(&gbo->bo, true, false, NULL);
437         if (ret)
438                 return ret;
439
440         ret = drm_gem_vram_pin_locked(gbo, 0);
441         if (ret)
442                 goto err_ttm_bo_unreserve;
443         ret = drm_gem_vram_kmap_locked(gbo, map);
444         if (ret)
445                 goto err_drm_gem_vram_unpin_locked;
446
447         ttm_bo_unreserve(&gbo->bo);
448
449         return 0;
450
451 err_drm_gem_vram_unpin_locked:
452         drm_gem_vram_unpin_locked(gbo);
453 err_ttm_bo_unreserve:
454         ttm_bo_unreserve(&gbo->bo);
455         return ret;
456 }
457 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_vmap);
458
459 /**
460  * drm_gem_vram_vunmap() - Unmaps and unpins a GEM VRAM object
461  * @gbo: The GEM VRAM object to unmap
462  * @map: Kernel virtual address where the VRAM GEM object was mapped
463  *
464  * A call to drm_gem_vram_vunmap() unmaps and unpins a GEM VRAM buffer. See
465  * the documentation for drm_gem_vram_vmap() for more information.
466  */
467 void drm_gem_vram_vunmap(struct drm_gem_vram_object *gbo,
468                          struct iosys_map *map)
469 {
470         int ret;
471
472         ret = ttm_bo_reserve(&gbo->bo, false, false, NULL);
473         if (WARN_ONCE(ret, "ttm_bo_reserve_failed(): ret=%d\n", ret))
474                 return;
475
476         drm_gem_vram_kunmap_locked(gbo, map);
477         drm_gem_vram_unpin_locked(gbo);
478
479         ttm_bo_unreserve(&gbo->bo);
480 }
481 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_vunmap);
482
483 /**
484  * drm_gem_vram_fill_create_dumb() - \
485         Helper for implementing &struct drm_driver.dumb_create
486  * @file:               the DRM file
487  * @dev:                the DRM device
488  * @pg_align:           the buffer's alignment in multiples of the page size
489  * @pitch_align:        the scanline's alignment in powers of 2
490  * @args:               the arguments as provided to \
491                                 &struct drm_driver.dumb_create
492  *
493  * This helper function fills &struct drm_mode_create_dumb, which is used
494  * by &struct drm_driver.dumb_create. Implementations of this interface
495  * should forwards their arguments to this helper, plus the driver-specific
496  * parameters.
497  *
498  * Returns:
499  * 0 on success, or
500  * a negative error code otherwise.
501  */
502 int drm_gem_vram_fill_create_dumb(struct drm_file *file,
503                                   struct drm_device *dev,
504                                   unsigned long pg_align,
505                                   unsigned long pitch_align,
506                                   struct drm_mode_create_dumb *args)
507 {
508         size_t pitch, size;
509         struct drm_gem_vram_object *gbo;
510         int ret;
511         u32 handle;
512
513         pitch = args->width * DIV_ROUND_UP(args->bpp, 8);
514         if (pitch_align) {
515                 if (WARN_ON_ONCE(!is_power_of_2(pitch_align)))
516                         return -EINVAL;
517                 pitch = ALIGN(pitch, pitch_align);
518         }
519         size = pitch * args->height;
520
521         size = roundup(size, PAGE_SIZE);
522         if (!size)
523                 return -EINVAL;
524
525         gbo = drm_gem_vram_create(dev, size, pg_align);
526         if (IS_ERR(gbo))
527                 return PTR_ERR(gbo);
528
529         ret = drm_gem_handle_create(file, &gbo->bo.base, &handle);
530         if (ret)
531                 goto err_drm_gem_object_put;
532
533         drm_gem_object_put(&gbo->bo.base);
534
535         args->pitch = pitch;
536         args->size = size;
537         args->handle = handle;
538
539         return 0;
540
541 err_drm_gem_object_put:
542         drm_gem_object_put(&gbo->bo.base);
543         return ret;
544 }
545 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_fill_create_dumb);
546
547 /*
548  * Helpers for struct ttm_device_funcs
549  */
550
551 static bool drm_is_gem_vram(struct ttm_buffer_object *bo)
552 {
553         return (bo->destroy == ttm_buffer_object_destroy);
554 }
555
556 static void drm_gem_vram_bo_driver_evict_flags(struct drm_gem_vram_object *gbo,
557                                                struct ttm_placement *pl)
558 {
559         drm_gem_vram_placement(gbo, DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_SYSTEM);
560         *pl = gbo->placement;
561 }
562
563 static void drm_gem_vram_bo_driver_move_notify(struct drm_gem_vram_object *gbo)
564 {
565         struct ttm_buffer_object *bo = &gbo->bo;
566         struct drm_device *dev = bo->base.dev;
567
568         if (drm_WARN_ON_ONCE(dev, gbo->vmap_use_count))
569                 return;
570
571         ttm_bo_vunmap(bo, &gbo->map);
572         iosys_map_clear(&gbo->map); /* explicitly clear mapping for next vmap call */
573 }
574
575 static int drm_gem_vram_bo_driver_move(struct drm_gem_vram_object *gbo,
576                                        bool evict,
577                                        struct ttm_operation_ctx *ctx,
578                                        struct ttm_resource *new_mem)
579 {
580         drm_gem_vram_bo_driver_move_notify(gbo);
581         return ttm_bo_move_memcpy(&gbo->bo, ctx, new_mem);
582 }
583
584 /*
585  * Helpers for struct drm_gem_object_funcs
586  */
587
588 /**
589  * drm_gem_vram_object_free() - \
590         Implements &struct drm_gem_object_funcs.free
591  * @gem:       GEM object. Refers to &struct drm_gem_vram_object.gem
592  */
593 static void drm_gem_vram_object_free(struct drm_gem_object *gem)
594 {
595         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
596
597         drm_gem_vram_put(gbo);
598 }
599
600 /*
601  * Helpers for dump buffers
602  */
603
604 /**
605  * drm_gem_vram_driver_dumb_create() - \
606         Implements &struct drm_driver.dumb_create
607  * @file:               the DRM file
608  * @dev:                the DRM device
609  * @args:               the arguments as provided to \
610                                 &struct drm_driver.dumb_create
611  *
612  * This function requires the driver to use @drm_device.vram_mm for its
613  * instance of VRAM MM.
614  *
615  * Returns:
616  * 0 on success, or
617  * a negative error code otherwise.
618  */
619 int drm_gem_vram_driver_dumb_create(struct drm_file *file,
620                                     struct drm_device *dev,
621                                     struct drm_mode_create_dumb *args)
622 {
623         if (WARN_ONCE(!dev->vram_mm, "VRAM MM not initialized"))
624                 return -EINVAL;
625
626         return drm_gem_vram_fill_create_dumb(file, dev, 0, 0, args);
627 }
628 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_driver_dumb_create);
629
630 /*
631  * Helpers for struct drm_plane_helper_funcs
632  */
633
634 static void __drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb(struct drm_plane *plane,
635                                                    struct drm_plane_state *state,
636                                                    unsigned int num_planes)
637 {
638         struct drm_gem_object *obj;
639         struct drm_gem_vram_object *gbo;
640         struct drm_framebuffer *fb = state->fb;
641
642         while (num_planes) {
643                 --num_planes;
644                 obj = drm_gem_fb_get_obj(fb, num_planes);
645                 if (!obj)
646                         continue;
647                 gbo = drm_gem_vram_of_gem(obj);
648                 drm_gem_vram_unpin(gbo);
649         }
650 }
651
652 /**
653  * drm_gem_vram_plane_helper_prepare_fb() - \
654  *      Implements &struct drm_plane_helper_funcs.prepare_fb
655  * @plane:      a DRM plane
656  * @new_state:  the plane's new state
657  *
658  * During plane updates, this function sets the plane's fence and
659  * pins the GEM VRAM objects of the plane's new framebuffer to VRAM.
660  * Call drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb() to unpin them.
661  *
662  * Returns:
663  *      0 on success, or
664  *      a negative errno code otherwise.
665  */
666 int
667 drm_gem_vram_plane_helper_prepare_fb(struct drm_plane *plane,
668                                      struct drm_plane_state *new_state)
669 {
670         struct drm_framebuffer *fb = new_state->fb;
671         struct drm_gem_vram_object *gbo;
672         struct drm_gem_object *obj;
673         unsigned int i;
674         int ret;
675
676         if (!fb)
677                 return 0;
678
679         for (i = 0; i < fb->format->num_planes; ++i) {
680                 obj = drm_gem_fb_get_obj(fb, i);
681                 if (!obj) {
682                         ret = -EINVAL;
683                         goto err_drm_gem_vram_unpin;
684                 }
685                 gbo = drm_gem_vram_of_gem(obj);
686                 ret = drm_gem_vram_pin(gbo, DRM_GEM_VRAM_PL_FLAG_VRAM);
687                 if (ret)
688                         goto err_drm_gem_vram_unpin;
689         }
690
691         ret = drm_gem_plane_helper_prepare_fb(plane, new_state);
692         if (ret)
693                 goto err_drm_gem_vram_unpin;
694
695         return 0;
696
697 err_drm_gem_vram_unpin:
698         __drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb(plane, new_state, i);
699         return ret;
700 }
701 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_plane_helper_prepare_fb);
702
703 /**
704  * drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb() - \
705  *      Implements &struct drm_plane_helper_funcs.cleanup_fb
706  * @plane:      a DRM plane
707  * @old_state:  the plane's old state
708  *
709  * During plane updates, this function unpins the GEM VRAM
710  * objects of the plane's old framebuffer from VRAM. Complements
711  * drm_gem_vram_plane_helper_prepare_fb().
712  */
713 void
714 drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb(struct drm_plane *plane,
715                                      struct drm_plane_state *old_state)
716 {
717         struct drm_framebuffer *fb = old_state->fb;
718
719         if (!fb)
720                 return;
721
722         __drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb(plane, old_state, fb->format->num_planes);
723 }
724 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb);
725
726 /*
727  * Helpers for struct drm_simple_display_pipe_funcs
728  */
729
730 /**
731  * drm_gem_vram_simple_display_pipe_prepare_fb() - \
732  *      Implements &struct drm_simple_display_pipe_funcs.prepare_fb
733  * @pipe:       a simple display pipe
734  * @new_state:  the plane's new state
735  *
736  * During plane updates, this function pins the GEM VRAM
737  * objects of the plane's new framebuffer to VRAM. Call
738  * drm_gem_vram_simple_display_pipe_cleanup_fb() to unpin them.
739  *
740  * Returns:
741  *      0 on success, or
742  *      a negative errno code otherwise.
743  */
744 int drm_gem_vram_simple_display_pipe_prepare_fb(
745         struct drm_simple_display_pipe *pipe,
746         struct drm_plane_state *new_state)
747 {
748         return drm_gem_vram_plane_helper_prepare_fb(&pipe->plane, new_state);
749 }
750 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_simple_display_pipe_prepare_fb);
751
752 /**
753  * drm_gem_vram_simple_display_pipe_cleanup_fb() - \
754  *      Implements &struct drm_simple_display_pipe_funcs.cleanup_fb
755  * @pipe:       a simple display pipe
756  * @old_state:  the plane's old state
757  *
758  * During plane updates, this function unpins the GEM VRAM
759  * objects of the plane's old framebuffer from VRAM. Complements
760  * drm_gem_vram_simple_display_pipe_prepare_fb().
761  */
762 void drm_gem_vram_simple_display_pipe_cleanup_fb(
763         struct drm_simple_display_pipe *pipe,
764         struct drm_plane_state *old_state)
765 {
766         drm_gem_vram_plane_helper_cleanup_fb(&pipe->plane, old_state);
767 }
768 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vram_simple_display_pipe_cleanup_fb);
769
770 /*
771  * PRIME helpers
772  */
773
774 /**
775  * drm_gem_vram_object_pin() - \
776         Implements &struct drm_gem_object_funcs.pin
777  * @gem:        The GEM object to pin
778  *
779  * Returns:
780  * 0 on success, or
781  * a negative errno code otherwise.
782  */
783 static int drm_gem_vram_object_pin(struct drm_gem_object *gem)
784 {
785         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
786
787         /* Fbdev console emulation is the use case of these PRIME
788          * helpers. This may involve updating a hardware buffer from
789          * a shadow FB. We pin the buffer to it's current location
790          * (either video RAM or system memory) to prevent it from
791          * being relocated during the update operation. If you require
792          * the buffer to be pinned to VRAM, implement a callback that
793          * sets the flags accordingly.
794          */
795         return drm_gem_vram_pin(gbo, 0);
796 }
797
798 /**
799  * drm_gem_vram_object_unpin() - \
800         Implements &struct drm_gem_object_funcs.unpin
801  * @gem:        The GEM object to unpin
802  */
803 static void drm_gem_vram_object_unpin(struct drm_gem_object *gem)
804 {
805         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
806
807         drm_gem_vram_unpin(gbo);
808 }
809
810 /**
811  * drm_gem_vram_object_vmap() -
812  *      Implements &struct drm_gem_object_funcs.vmap
813  * @gem: The GEM object to map
814  * @map: Returns the kernel virtual address of the VRAM GEM object's backing
815  *       store.
816  *
817  * Returns:
818  * 0 on success, or a negative error code otherwise.
819  */
820 static int drm_gem_vram_object_vmap(struct drm_gem_object *gem,
821                                     struct iosys_map *map)
822 {
823         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
824
825         return drm_gem_vram_vmap(gbo, map);
826 }
827
828 /**
829  * drm_gem_vram_object_vunmap() -
830  *      Implements &struct drm_gem_object_funcs.vunmap
831  * @gem: The GEM object to unmap
832  * @map: Kernel virtual address where the VRAM GEM object was mapped
833  */
834 static void drm_gem_vram_object_vunmap(struct drm_gem_object *gem,
835                                        struct iosys_map *map)
836 {
837         struct drm_gem_vram_object *gbo = drm_gem_vram_of_gem(gem);
838
839         drm_gem_vram_vunmap(gbo, map);
840 }
841
842 /*
843  * GEM object funcs
844  */
845
846 static const struct drm_gem_object_funcs drm_gem_vram_object_funcs = {
847         .free   = drm_gem_vram_object_free,
848         .pin    = drm_gem_vram_object_pin,
849         .unpin  = drm_gem_vram_object_unpin,
850         .vmap   = drm_gem_vram_object_vmap,
851         .vunmap = drm_gem_vram_object_vunmap,
852         .mmap   = drm_gem_ttm_mmap,
853         .print_info = drm_gem_ttm_print_info,
854 };
855
856 /*
857  * VRAM memory manager
858  */
859
860 /*
861  * TTM TT
862  */
863
864 static void bo_driver_ttm_tt_destroy(struct ttm_device *bdev, struct ttm_tt *tt)
865 {
866         ttm_tt_fini(tt);
867         kfree(tt);
868 }
869
870 /*
871  * TTM BO device
872  */
873
874 static struct ttm_tt *bo_driver_ttm_tt_create(struct ttm_buffer_object *bo,
875                                               uint32_t page_flags)
876 {
877         struct ttm_tt *tt;
878         int ret;
879
880         tt = kzalloc(sizeof(*tt), GFP_KERNEL);
881         if (!tt)
882                 return NULL;
883
884         ret = ttm_tt_init(tt, bo, page_flags, ttm_cached, 0);
885         if (ret < 0)
886                 goto err_ttm_tt_init;
887
888         return tt;
889
890 err_ttm_tt_init:
891         kfree(tt);
892         return NULL;
893 }
894
895 static void bo_driver_evict_flags(struct ttm_buffer_object *bo,
896                                   struct ttm_placement *placement)
897 {
898         struct drm_gem_vram_object *gbo;
899
900         /* TTM may pass BOs that are not GEM VRAM BOs. */
901         if (!drm_is_gem_vram(bo))
902                 return;
903
904         gbo = drm_gem_vram_of_bo(bo);
905
906         drm_gem_vram_bo_driver_evict_flags(gbo, placement);
907 }
908
909 static void bo_driver_delete_mem_notify(struct ttm_buffer_object *bo)
910 {
911         struct drm_gem_vram_object *gbo;
912
913         /* TTM may pass BOs that are not GEM VRAM BOs. */
914         if (!drm_is_gem_vram(bo))
915                 return;
916
917         gbo = drm_gem_vram_of_bo(bo);
918
919         drm_gem_vram_bo_driver_move_notify(gbo);
920 }
921
922 static int bo_driver_move(struct ttm_buffer_object *bo,
923                           bool evict,
924                           struct ttm_operation_ctx *ctx,
925                           struct ttm_resource *new_mem,
926                           struct ttm_place *hop)
927 {
928         struct drm_gem_vram_object *gbo;
929
930         gbo = drm_gem_vram_of_bo(bo);
931
932         return drm_gem_vram_bo_driver_move(gbo, evict, ctx, new_mem);
933 }
934
935 static int bo_driver_io_mem_reserve(struct ttm_device *bdev,
936                                     struct ttm_resource *mem)
937 {
938         struct drm_vram_mm *vmm = drm_vram_mm_of_bdev(bdev);
939
940         switch (mem->mem_type) {
941         case TTM_PL_SYSTEM:     /* nothing to do */
942                 break;
943         case TTM_PL_VRAM:
944                 mem->bus.offset = (mem->start << PAGE_SHIFT) + vmm->vram_base;
945                 mem->bus.is_iomem = true;
946                 mem->bus.caching = ttm_write_combined;
947                 break;
948         default:
949                 return -EINVAL;
950         }
951
952         return 0;
953 }
954
955 static struct ttm_device_funcs bo_driver = {
956         .ttm_tt_create = bo_driver_ttm_tt_create,
957         .ttm_tt_destroy = bo_driver_ttm_tt_destroy,
958         .eviction_valuable = ttm_bo_eviction_valuable,
959         .evict_flags = bo_driver_evict_flags,
960         .move = bo_driver_move,
961         .delete_mem_notify = bo_driver_delete_mem_notify,
962         .io_mem_reserve = bo_driver_io_mem_reserve,
963 };
964
965 /*
966  * struct drm_vram_mm
967  */
968
969 static int drm_vram_mm_debugfs(struct seq_file *m, void *data)
970 {
971         struct drm_info_node *node = (struct drm_info_node *) m->private;
972         struct drm_vram_mm *vmm = node->minor->dev->vram_mm;
973         struct ttm_resource_manager *man = ttm_manager_type(&vmm->bdev, TTM_PL_VRAM);
974         struct drm_printer p = drm_seq_file_printer(m);
975
976         ttm_resource_manager_debug(man, &p);
977         return 0;
978 }
979
980 static const struct drm_info_list drm_vram_mm_debugfs_list[] = {
981         { "vram-mm", drm_vram_mm_debugfs, 0, NULL },
982 };
983
984 /**
985  * drm_vram_mm_debugfs_init() - Register VRAM MM debugfs file.
986  *
987  * @minor: drm minor device.
988  *
989  */
990 void drm_vram_mm_debugfs_init(struct drm_minor *minor)
991 {
992         drm_debugfs_create_files(drm_vram_mm_debugfs_list,
993                                  ARRAY_SIZE(drm_vram_mm_debugfs_list),
994                                  minor->debugfs_root, minor);
995 }
996 EXPORT_SYMBOL(drm_vram_mm_debugfs_init);
997
998 static int drm_vram_mm_init(struct drm_vram_mm *vmm, struct drm_device *dev,
999                             uint64_t vram_base, size_t vram_size)
1000 {
1001         int ret;
1002
1003         vmm->vram_base = vram_base;
1004         vmm->vram_size = vram_size;
1005
1006         ret = ttm_device_init(&vmm->bdev, &bo_driver, dev->dev,
1007                                  dev->anon_inode->i_mapping,
1008                                  dev->vma_offset_manager,
1009                                  false, true);
1010         if (ret)
1011                 return ret;
1012
1013         ret = ttm_range_man_init(&vmm->bdev, TTM_PL_VRAM,
1014                                  false, vram_size >> PAGE_SHIFT);
1015         if (ret)
1016                 return ret;
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 static void drm_vram_mm_cleanup(struct drm_vram_mm *vmm)
1022 {
1023         ttm_range_man_fini(&vmm->bdev, TTM_PL_VRAM);
1024         ttm_device_fini(&vmm->bdev);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Helpers for integration with struct drm_device
1029  */
1030
1031 static struct drm_vram_mm *drm_vram_helper_alloc_mm(struct drm_device *dev, uint64_t vram_base,
1032                                                     size_t vram_size)
1033 {
1034         int ret;
1035
1036         if (WARN_ON(dev->vram_mm))
1037                 return dev->vram_mm;
1038
1039         dev->vram_mm = kzalloc(sizeof(*dev->vram_mm), GFP_KERNEL);
1040         if (!dev->vram_mm)
1041                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1042
1043         ret = drm_vram_mm_init(dev->vram_mm, dev, vram_base, vram_size);
1044         if (ret)
1045                 goto err_kfree;
1046
1047         return dev->vram_mm;
1048
1049 err_kfree:
1050         kfree(dev->vram_mm);
1051         dev->vram_mm = NULL;
1052         return ERR_PTR(ret);
1053 }
1054
1055 static void drm_vram_helper_release_mm(struct drm_device *dev)
1056 {
1057         if (!dev->vram_mm)
1058                 return;
1059
1060         drm_vram_mm_cleanup(dev->vram_mm);
1061         kfree(dev->vram_mm);
1062         dev->vram_mm = NULL;
1063 }
1064
1065 static void drm_vram_mm_release(struct drm_device *dev, void *ptr)
1066 {
1067         drm_vram_helper_release_mm(dev);
1068 }
1069
1070 /**
1071  * drmm_vram_helper_init - Initializes a device's instance of
1072  *                         &struct drm_vram_mm
1073  * @dev:        the DRM device
1074  * @vram_base:  the base address of the video memory
1075  * @vram_size:  the size of the video memory in bytes
1076  *
1077  * Creates a new instance of &struct drm_vram_mm and stores it in
1078  * struct &drm_device.vram_mm. The instance is auto-managed and cleaned
1079  * up as part of device cleanup. Calling this function multiple times
1080  * will generate an error message.
1081  *
1082  * Returns:
1083  * 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1084  */
1085 int drmm_vram_helper_init(struct drm_device *dev, uint64_t vram_base,
1086                           size_t vram_size)
1087 {
1088         struct drm_vram_mm *vram_mm;
1089
1090         if (drm_WARN_ON_ONCE(dev, dev->vram_mm))
1091                 return 0;
1092
1093         vram_mm = drm_vram_helper_alloc_mm(dev, vram_base, vram_size);
1094         if (IS_ERR(vram_mm))
1095                 return PTR_ERR(vram_mm);
1096         return drmm_add_action_or_reset(dev, drm_vram_mm_release, NULL);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(drmm_vram_helper_init);
1099
1100 /*
1101  * Mode-config helpers
1102  */
1103
1104 static enum drm_mode_status
1105 drm_vram_helper_mode_valid_internal(struct drm_device *dev,
1106                                     const struct drm_display_mode *mode,
1107                                     unsigned long max_bpp)
1108 {
1109         struct drm_vram_mm *vmm = dev->vram_mm;
1110         unsigned long fbsize, fbpages, max_fbpages;
1111
1112         if (WARN_ON(!dev->vram_mm))
1113                 return MODE_BAD;
1114
1115         max_fbpages = (vmm->vram_size / 2) >> PAGE_SHIFT;
1116
1117         fbsize = mode->hdisplay * mode->vdisplay * max_bpp;
1118         fbpages = DIV_ROUND_UP(fbsize, PAGE_SIZE);
1119
1120         if (fbpages > max_fbpages)
1121                 return MODE_MEM;
1122
1123         return MODE_OK;
1124 }
1125
1126 /**
1127  * drm_vram_helper_mode_valid - Tests if a display mode's
1128  *      framebuffer fits into the available video memory.
1129  * @dev:        the DRM device
1130  * @mode:       the mode to test
1131  *
1132  * This function tests if enough video memory is available for using the
1133  * specified display mode. Atomic modesetting requires importing the
1134  * designated framebuffer into video memory before evicting the active
1135  * one. Hence, any framebuffer may consume at most half of the available
1136  * VRAM. Display modes that require a larger framebuffer can not be used,
1137  * even if the CRTC does support them. Each framebuffer is assumed to
1138  * have 32-bit color depth.
1139  *
1140  * Note:
1141  * The function can only test if the display mode is supported in
1142  * general. If there are too many framebuffers pinned to video memory,
1143  * a display mode may still not be usable in practice. The color depth of
1144  * 32-bit fits all current use case. A more flexible test can be added
1145  * when necessary.
1146  *
1147  * Returns:
1148  * MODE_OK if the display mode is supported, or an error code of type
1149  * enum drm_mode_status otherwise.
1150  */
1151 enum drm_mode_status
1152 drm_vram_helper_mode_valid(struct drm_device *dev,
1153                            const struct drm_display_mode *mode)
1154 {
1155         static const unsigned long max_bpp = 4; /* DRM_FORMAT_XRGB8888 */
1156
1157         return drm_vram_helper_mode_valid_internal(dev, mode, max_bpp);
1158 }
1159 EXPORT_SYMBOL(drm_vram_helper_mode_valid);
1160
1161 MODULE_DESCRIPTION("DRM VRAM memory-management helpers");
1162 MODULE_LICENSE("GPL");