drm/edid: Don't send non-zero YQ in AVI infoframe for HDMI 1.x sinks
[platform/kernel/linux-starfive.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_perf.c
1 /*
2  * Copyright © 2015-2016 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  *   Robert Bragg <robert@sixbynine.org>
25  */
26
27
28 /**
29  * DOC: i915 Perf Overview
30  *
31  * Gen graphics supports a large number of performance counters that can help
32  * driver and application developers understand and optimize their use of the
33  * GPU.
34  *
35  * This i915 perf interface enables userspace to configure and open a file
36  * descriptor representing a stream of GPU metrics which can then be read() as
37  * a stream of sample records.
38  *
39  * The interface is particularly suited to exposing buffered metrics that are
40  * captured by DMA from the GPU, unsynchronized with and unrelated to the CPU.
41  *
42  * Streams representing a single context are accessible to applications with a
43  * corresponding drm file descriptor, such that OpenGL can use the interface
44  * without special privileges. Access to system-wide metrics requires root
45  * privileges by default, unless changed via the dev.i915.perf_event_paranoid
46  * sysctl option.
47  *
48  */
49
50 /**
51  * DOC: i915 Perf History and Comparison with Core Perf
52  *
53  * The interface was initially inspired by the core Perf infrastructure but
54  * some notable differences are:
55  *
56  * i915 perf file descriptors represent a "stream" instead of an "event"; where
57  * a perf event primarily corresponds to a single 64bit value, while a stream
58  * might sample sets of tightly-coupled counters, depending on the
59  * configuration.  For example the Gen OA unit isn't designed to support
60  * orthogonal configurations of individual counters; it's configured for a set
61  * of related counters. Samples for an i915 perf stream capturing OA metrics
62  * will include a set of counter values packed in a compact HW specific format.
63  * The OA unit supports a number of different packing formats which can be
64  * selected by the user opening the stream. Perf has support for grouping
65  * events, but each event in the group is configured, validated and
66  * authenticated individually with separate system calls.
67  *
68  * i915 perf stream configurations are provided as an array of u64 (key,value)
69  * pairs, instead of a fixed struct with multiple miscellaneous config members,
70  * interleaved with event-type specific members.
71  *
72  * i915 perf doesn't support exposing metrics via an mmap'd circular buffer.
73  * The supported metrics are being written to memory by the GPU unsynchronized
74  * with the CPU, using HW specific packing formats for counter sets. Sometimes
75  * the constraints on HW configuration require reports to be filtered before it
76  * would be acceptable to expose them to unprivileged applications - to hide
77  * the metrics of other processes/contexts. For these use cases a read() based
78  * interface is a good fit, and provides an opportunity to filter data as it
79  * gets copied from the GPU mapped buffers to userspace buffers.
80  *
81  *
82  * Issues hit with first prototype based on Core Perf
83  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84  *
85  * The first prototype of this driver was based on the core perf
86  * infrastructure, and while we did make that mostly work, with some changes to
87  * perf, we found we were breaking or working around too many assumptions baked
88  * into perf's currently cpu centric design.
89  *
90  * In the end we didn't see a clear benefit to making perf's implementation and
91  * interface more complex by changing design assumptions while we knew we still
92  * wouldn't be able to use any existing perf based userspace tools.
93  *
94  * Also considering the Gen specific nature of the Observability hardware and
95  * how userspace will sometimes need to combine i915 perf OA metrics with
96  * side-band OA data captured via MI_REPORT_PERF_COUNT commands; we're
97  * expecting the interface to be used by a platform specific userspace such as
98  * OpenGL or tools. This is to say; we aren't inherently missing out on having
99  * a standard vendor/architecture agnostic interface by not using perf.
100  *
101  *
102  * For posterity, in case we might re-visit trying to adapt core perf to be
103  * better suited to exposing i915 metrics these were the main pain points we
104  * hit:
105  *
106  * - The perf based OA PMU driver broke some significant design assumptions:
107  *
108  *   Existing perf pmus are used for profiling work on a cpu and we were
109  *   introducing the idea of _IS_DEVICE pmus with different security
110  *   implications, the need to fake cpu-related data (such as user/kernel
111  *   registers) to fit with perf's current design, and adding _DEVICE records
112  *   as a way to forward device-specific status records.
113  *
114  *   The OA unit writes reports of counters into a circular buffer, without
115  *   involvement from the CPU, making our PMU driver the first of a kind.
116  *
117  *   Given the way we were periodically forward data from the GPU-mapped, OA
118  *   buffer to perf's buffer, those bursts of sample writes looked to perf like
119  *   we were sampling too fast and so we had to subvert its throttling checks.
120  *
121  *   Perf supports groups of counters and allows those to be read via
122  *   transactions internally but transactions currently seem designed to be
123  *   explicitly initiated from the cpu (say in response to a userspace read())
124  *   and while we could pull a report out of the OA buffer we can't
125  *   trigger a report from the cpu on demand.
126  *
127  *   Related to being report based; the OA counters are configured in HW as a
128  *   set while perf generally expects counter configurations to be orthogonal.
129  *   Although counters can be associated with a group leader as they are
130  *   opened, there's no clear precedent for being able to provide group-wide
131  *   configuration attributes (for example we want to let userspace choose the
132  *   OA unit report format used to capture all counters in a set, or specify a
133  *   GPU context to filter metrics on). We avoided using perf's grouping
134  *   feature and forwarded OA reports to userspace via perf's 'raw' sample
135  *   field. This suited our userspace well considering how coupled the counters
136  *   are when dealing with normalizing. It would be inconvenient to split
137  *   counters up into separate events, only to require userspace to recombine
138  *   them. For Mesa it's also convenient to be forwarded raw, periodic reports
139  *   for combining with the side-band raw reports it captures using
140  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands.
141  *
142  *   - As a side note on perf's grouping feature; there was also some concern
143  *     that using PERF_FORMAT_GROUP as a way to pack together counter values
144  *     would quite drastically inflate our sample sizes, which would likely
145  *     lower the effective sampling resolutions we could use when the available
146  *     memory bandwidth is limited.
147  *
148  *     With the OA unit's report formats, counters are packed together as 32
149  *     or 40bit values, with the largest report size being 256 bytes.
150  *
151  *     PERF_FORMAT_GROUP values are 64bit, but there doesn't appear to be a
152  *     documented ordering to the values, implying PERF_FORMAT_ID must also be
153  *     used to add a 64bit ID before each value; giving 16 bytes per counter.
154  *
155  *   Related to counter orthogonality; we can't time share the OA unit, while
156  *   event scheduling is a central design idea within perf for allowing
157  *   userspace to open + enable more events than can be configured in HW at any
158  *   one time.  The OA unit is not designed to allow re-configuration while in
159  *   use. We can't reconfigure the OA unit without losing internal OA unit
160  *   state which we can't access explicitly to save and restore. Reconfiguring
161  *   the OA unit is also relatively slow, involving ~100 register writes. From
162  *   userspace Mesa also depends on a stable OA configuration when emitting
163  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands and importantly the OA unit can't be
164  *   disabled while there are outstanding MI_RPC commands lest we hang the
165  *   command streamer.
166  *
167  *   The contents of sample records aren't extensible by device drivers (i.e.
168  *   the sample_type bits). As an example; Sourab Gupta had been looking to
169  *   attach GPU timestamps to our OA samples. We were shoehorning OA reports
170  *   into sample records by using the 'raw' field, but it's tricky to pack more
171  *   than one thing into this field because events/core.c currently only lets a
172  *   pmu give a single raw data pointer plus len which will be copied into the
173  *   ring buffer. To include more than the OA report we'd have to copy the
174  *   report into an intermediate larger buffer. I'd been considering allowing a
175  *   vector of data+len values to be specified for copying the raw data, but
176  *   it felt like a kludge to being using the raw field for this purpose.
177  *
178  * - It felt like our perf based PMU was making some technical compromises
179  *   just for the sake of using perf:
180  *
181  *   perf_event_open() requires events to either relate to a pid or a specific
182  *   cpu core, while our device pmu related to neither.  Events opened with a
183  *   pid will be automatically enabled/disabled according to the scheduling of
184  *   that process - so not appropriate for us. When an event is related to a
185  *   cpu id, perf ensures pmu methods will be invoked via an inter process
186  *   interrupt on that core. To avoid invasive changes our userspace opened OA
187  *   perf events for a specific cpu. This was workable but it meant the
188  *   majority of the OA driver ran in atomic context, including all OA report
189  *   forwarding, which wasn't really necessary in our case and seems to make
190  *   our locking requirements somewhat complex as we handled the interaction
191  *   with the rest of the i915 driver.
192  */
193
194 #include <linux/anon_inodes.h>
195 #include <linux/sizes.h>
196 #include <linux/uuid.h>
197
198 #include "i915_drv.h"
199 #include "i915_oa_hsw.h"
200 #include "i915_oa_bdw.h"
201 #include "i915_oa_chv.h"
202 #include "i915_oa_sklgt2.h"
203 #include "i915_oa_sklgt3.h"
204 #include "i915_oa_sklgt4.h"
205 #include "i915_oa_bxt.h"
206 #include "i915_oa_kblgt2.h"
207 #include "i915_oa_kblgt3.h"
208 #include "i915_oa_glk.h"
209
210 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
211  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
212  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
213  */
214 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
215
216 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
217
218 /**
219  * DOC: OA Tail Pointer Race
220  *
221  * There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
222  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
223  * been written out to the OA buffer so far (in terms of what's visible to the
224  * CPU).
225  *
226  * Although this can be observed explicitly while copying reports to userspace
227  * by checking for a zeroed report-id field in tail reports, we want to account
228  * for this earlier, as part of the oa_buffer_check to avoid lots of redundant
229  * read() attempts.
230  *
231  * In effect we define a tail pointer for reading that lags the real tail
232  * pointer by at least %OA_TAIL_MARGIN_NSEC nanoseconds, which gives enough
233  * time for the corresponding reports to become visible to the CPU.
234  *
235  * To manage this we actually track two tail pointers:
236  *  1) An 'aging' tail with an associated timestamp that is tracked until we
237  *     can trust the corresponding data is visible to the CPU; at which point
238  *     it is considered 'aged'.
239  *  2) An 'aged' tail that can be used for read()ing.
240  *
241  * The two separate pointers let us decouple read()s from tail pointer aging.
242  *
243  * The tail pointers are checked and updated at a limited rate within a hrtimer
244  * callback (the same callback that is used for delivering POLLIN events)
245  *
246  * Initially the tails are marked invalid with %INVALID_TAIL_PTR which
247  * indicates that an updated tail pointer is needed.
248  *
249  * Most of the implementation details for this workaround are in
250  * oa_buffer_check_unlocked() and _append_oa_reports()
251  *
252  * Note for posterity: previously the driver used to define an effective tail
253  * pointer that lagged the real pointer by a 'tail margin' measured in bytes
254  * derived from %OA_TAIL_MARGIN_NSEC and the configured sampling frequency.
255  * This was flawed considering that the OA unit may also automatically generate
256  * non-periodic reports (such as on context switch) or the OA unit may be
257  * enabled without any periodic sampling.
258  */
259 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
260 #define INVALID_TAIL_PTR        0xffffffff
261
262 /* frequency for checking whether the OA unit has written new reports to the
263  * circular OA buffer...
264  */
265 #define POLL_FREQUENCY 200
266 #define POLL_PERIOD (NSEC_PER_SEC / POLL_FREQUENCY)
267
268 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
269 static int zero;
270 static int one = 1;
271 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
272
273 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
274  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
275  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
276  *
277  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
278  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
279  * overflow in OA report timestamps.
280  */
281 #define OA_EXPONENT_MAX 31
282
283 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
284
285 /* On Gen8+ automatically triggered OA reports include a 'reason' field... */
286 #define OAREPORT_REASON_MASK           0x3f
287 #define OAREPORT_REASON_SHIFT          19
288 #define OAREPORT_REASON_TIMER          (1<<0)
289 #define OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH     (1<<3)
290 #define OAREPORT_REASON_CLK_RATIO      (1<<5)
291
292
293 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
294  *
295  * The highest sampling frequency we can theoretically program the OA unit
296  * with is always half the timestamp frequency: E.g. 6.25Mhz for Haswell.
297  *
298  * Initialized just before we register the sysctl parameter.
299  */
300 static int oa_sample_rate_hard_limit;
301
302 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
303  * allow that by default unless root...
304  *
305  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
306  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
307  */
308 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
309
310 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
311  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
312  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
313  */
314 static struct i915_oa_format hsw_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
315         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
316         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
317         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
318         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
319         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
320         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
321         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
322         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
323 };
324
325 static struct i915_oa_format gen8_plus_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
326         [I915_OA_FORMAT_A12]                = { 0, 64 },
327         [I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8]          = { 2, 128 },
328         [I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8] = { 5, 256 },
329         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]              = { 7, 64 },
330 };
331
332 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
333
334 /**
335  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
336  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
337  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
338  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
339  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
340  * @oa_format: An OA unit HW report format
341  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
342  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
343  *
344  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
345  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
346  * which starts out zero initialized.
347  */
348 struct perf_open_properties {
349         u32 sample_flags;
350
351         u64 single_context:1;
352         u64 ctx_handle;
353
354         /* OA sampling state */
355         int metrics_set;
356         int oa_format;
357         bool oa_periodic;
358         int oa_period_exponent;
359 };
360
361 static void free_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
362                            struct i915_oa_config *oa_config)
363 {
364         if (!PTR_ERR(oa_config->flex_regs))
365                 kfree(oa_config->flex_regs);
366         if (!PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs))
367                 kfree(oa_config->b_counter_regs);
368         if (!PTR_ERR(oa_config->mux_regs))
369                 kfree(oa_config->mux_regs);
370         kfree(oa_config);
371 }
372
373 static void put_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
374                           struct i915_oa_config *oa_config)
375 {
376         if (!atomic_dec_and_test(&oa_config->ref_count))
377                 return;
378
379         free_oa_config(dev_priv, oa_config);
380 }
381
382 static int get_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
383                          int metrics_set,
384                          struct i915_oa_config **out_config)
385 {
386         int ret;
387
388         if (metrics_set == 1) {
389                 *out_config = &dev_priv->perf.oa.test_config;
390                 atomic_inc(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count);
391                 return 0;
392         }
393
394         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
395         if (ret)
396                 return ret;
397
398         *out_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, metrics_set);
399         if (!*out_config)
400                 ret = -EINVAL;
401         else
402                 atomic_inc(&(*out_config)->ref_count);
403
404         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
405
406         return ret;
407 }
408
409 static u32 gen8_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
410 {
411         return I915_READ(GEN8_OATAILPTR) & GEN8_OATAILPTR_MASK;
412 }
413
414 static u32 gen7_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
415 {
416         u32 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
417
418         return oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
419 }
420
421 /**
422  * oa_buffer_check_unlocked - check for data and update tail ptr state
423  * @dev_priv: i915 device instance
424  *
425  * This is either called via fops (for blocking reads in user ctx) or the poll
426  * check hrtimer (atomic ctx) to check the OA buffer tail pointer and check
427  * if there is data available for userspace to read.
428  *
429  * This function is central to providing a workaround for the OA unit tail
430  * pointer having a race with respect to what data is visible to the CPU.
431  * It is responsible for reading tail pointers from the hardware and giving
432  * the pointers time to 'age' before they are made available for reading.
433  * (See description of OA_TAIL_MARGIN_NSEC above for further details.)
434  *
435  * Besides returning true when there is data available to read() this function
436  * also has the side effect of updating the oa_buffer.tails[], .aging_timestamp
437  * and .aged_tail_idx state used for reading.
438  *
439  * Note: It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is
440  * only called while the stream is enabled, while the global OA configuration
441  * can't be modified.
442  *
443  * Returns: %true if the OA buffer contains data, else %false
444  */
445 static bool oa_buffer_check_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv)
446 {
447         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
448         unsigned long flags;
449         unsigned int aged_idx;
450         u32 head, hw_tail, aged_tail, aging_tail;
451         u64 now;
452
453         /* We have to consider the (unlikely) possibility that read() errors
454          * could result in an OA buffer reset which might reset the head,
455          * tails[] and aged_tail state.
456          */
457         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
458
459         /* NB: The head we observe here might effectively be a little out of
460          * date (between head and tails[aged_idx].offset if there is currently
461          * a read() in progress.
462          */
463         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
464
465         aged_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
466         aged_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_idx].offset;
467         aging_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset;
468
469         hw_tail = dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read(dev_priv);
470
471         /* The tail pointer increases in 64 byte increments,
472          * not in report_size steps...
473          */
474         hw_tail &= ~(report_size - 1);
475
476         now = ktime_get_mono_fast_ns();
477
478         /* Update the aged tail
479          *
480          * Flip the tail pointer available for read()s once the aging tail is
481          * old enough to trust that the corresponding data will be visible to
482          * the CPU...
483          *
484          * Do this before updating the aging pointer in case we may be able to
485          * immediately start aging a new pointer too (if new data has become
486          * available) without needing to wait for a later hrtimer callback.
487          */
488         if (aging_tail != INVALID_TAIL_PTR &&
489             ((now - dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp) >
490              OA_TAIL_MARGIN_NSEC)) {
491
492                 aged_idx ^= 1;
493                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx = aged_idx;
494
495                 aged_tail = aging_tail;
496
497                 /* Mark that we need a new pointer to start aging... */
498                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset = INVALID_TAIL_PTR;
499                 aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
500         }
501
502         /* Update the aging tail
503          *
504          * We throttle aging tail updates until we have a new tail that
505          * represents >= one report more data than is already available for
506          * reading. This ensures there will be enough data for a successful
507          * read once this new pointer has aged and ensures we will give the new
508          * pointer time to age.
509          */
510         if (aging_tail == INVALID_TAIL_PTR &&
511             (aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ||
512              OA_TAKEN(hw_tail, aged_tail) >= report_size)) {
513                 struct i915_vma *vma = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma;
514                 u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(vma);
515
516                 /* Be paranoid and do a bounds check on the pointer read back
517                  * from hardware, just in case some spurious hardware condition
518                  * could put the tail out of bounds...
519                  */
520                 if (hw_tail >= gtt_offset &&
521                     hw_tail < (gtt_offset + OA_BUFFER_SIZE)) {
522                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset =
523                                 aging_tail = hw_tail;
524                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp = now;
525                 } else {
526                         DRM_ERROR("Ignoring spurious out of range OA buffer tail pointer = %u\n",
527                                   hw_tail);
528                 }
529         }
530
531         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
532
533         return aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ?
534                 false : OA_TAKEN(aged_tail, head) >= report_size;
535 }
536
537 /**
538  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
539  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
540  * @buf: destination buffer given by userspace
541  * @count: the number of bytes userspace wants to read
542  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
543  * @type: The kind of status to report to userspace
544  *
545  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
546  * into the userspace read() buffer.
547  *
548  * The @buf @offset will only be updated on success.
549  *
550  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
551  */
552 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
553                             char __user *buf,
554                             size_t count,
555                             size_t *offset,
556                             enum drm_i915_perf_record_type type)
557 {
558         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
559
560         if ((count - *offset) < header.size)
561                 return -ENOSPC;
562
563         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
564                 return -EFAULT;
565
566         (*offset) += header.size;
567
568         return 0;
569 }
570
571 /**
572  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
573  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
574  * @buf: destination buffer given by userspace
575  * @count: the number of bytes userspace wants to read
576  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
577  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
578  *
579  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
580  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
581  * function copies the requested components of a single sample to the given
582  * read() @buf.
583  *
584  * The @buf @offset will only be updated on success.
585  *
586  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
587  */
588 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
589                             char __user *buf,
590                             size_t count,
591                             size_t *offset,
592                             const u8 *report)
593 {
594         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
595         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
596         struct drm_i915_perf_record_header header;
597         u32 sample_flags = stream->sample_flags;
598
599         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
600         header.pad = 0;
601         header.size = stream->sample_size;
602
603         if ((count - *offset) < header.size)
604                 return -ENOSPC;
605
606         buf += *offset;
607         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
608                 return -EFAULT;
609         buf += sizeof(header);
610
611         if (sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) {
612                 if (copy_to_user(buf, report, report_size))
613                         return -EFAULT;
614         }
615
616         (*offset) += header.size;
617
618         return 0;
619 }
620
621 /**
622  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
623  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
624  * @buf: destination buffer given by userspace
625  * @count: the number of bytes userspace wants to read
626  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
627  *
628  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
629  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
630  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
631  * to decide if the error should be squashed before returning to
632  * userspace.
633  *
634  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
635  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
636  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
637  * Gen PRM naming convention.
638  *
639  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
640  */
641 static int gen8_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
642                                   char __user *buf,
643                                   size_t count,
644                                   size_t *offset)
645 {
646         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
647         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
648         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
649         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
650         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
651         size_t start_offset = *offset;
652         unsigned long flags;
653         unsigned int aged_tail_idx;
654         u32 head, tail;
655         u32 taken;
656         int ret = 0;
657
658         if (WARN_ON(!stream->enabled))
659                 return -EIO;
660
661         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
662
663         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
664         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
665         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
666
667         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
668
669         /*
670          * An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
671          * hrtimer callback to give us a pointer
672          */
673         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
674                 return -EAGAIN;
675
676         /*
677          * NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
678          * while indexing relative to oa_buf_base.
679          */
680         head -= gtt_offset;
681         tail -= gtt_offset;
682
683         /*
684          * An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
685          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
686          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
687          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
688          * all a power of two).
689          */
690         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
691                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
692                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
693                       head, tail))
694                 return -EIO;
695
696
697         for (/* none */;
698              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
699              head = (head + report_size) & mask) {
700                 u8 *report = oa_buf_base + head;
701                 u32 *report32 = (void *)report;
702                 u32 ctx_id;
703                 u32 reason;
704
705                 /*
706                  * All the report sizes factor neatly into the buffer
707                  * size so we never expect to see a report split
708                  * between the beginning and end of the buffer.
709                  *
710                  * Given the initial alignment check a misalignment
711                  * here would imply a driver bug that would result
712                  * in an overrun.
713                  */
714                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
715                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
716                         break;
717                 }
718
719                 /*
720                  * The reason field includes flags identifying what
721                  * triggered this specific report (mostly timer
722                  * triggered or e.g. due to a context switch).
723                  *
724                  * This field is never expected to be zero so we can
725                  * check that the report isn't invalid before copying
726                  * it to userspace...
727                  */
728                 reason = ((report32[0] >> OAREPORT_REASON_SHIFT) &
729                           OAREPORT_REASON_MASK);
730                 if (reason == 0) {
731                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
732                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
733                         continue;
734                 }
735
736                 /*
737                  * XXX: Just keep the lower 21 bits for now since I'm not
738                  * entirely sure if the HW touches any of the higher bits in
739                  * this field
740                  */
741                 ctx_id = report32[2] & 0x1fffff;
742
743                 /*
744                  * Squash whatever is in the CTX_ID field if it's marked as
745                  * invalid to be sure we avoid false-positive, single-context
746                  * filtering below...
747                  *
748                  * Note: that we don't clear the valid_ctx_bit so userspace can
749                  * understand that the ID has been squashed by the kernel.
750                  */
751                 if (!(report32[0] & dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit))
752                         ctx_id = report32[2] = INVALID_CTX_ID;
753
754                 /*
755                  * NB: For Gen 8 the OA unit no longer supports clock gating
756                  * off for a specific context and the kernel can't securely
757                  * stop the counters from updating as system-wide / global
758                  * values.
759                  *
760                  * Automatic reports now include a context ID so reports can be
761                  * filtered on the cpu but it's not worth trying to
762                  * automatically subtract/hide counter progress for other
763                  * contexts while filtering since we can't stop userspace
764                  * issuing MI_REPORT_PERF_COUNT commands which would still
765                  * provide a side-band view of the real values.
766                  *
767                  * To allow userspace (such as Mesa/GL_INTEL_performance_query)
768                  * to normalize counters for a single filtered context then it
769                  * needs be forwarded bookend context-switch reports so that it
770                  * can track switches in between MI_REPORT_PERF_COUNT commands
771                  * and can itself subtract/ignore the progress of counters
772                  * associated with other contexts. Note that the hardware
773                  * automatically triggers reports when switching to a new
774                  * context which are tagged with the ID of the newly active
775                  * context. To avoid the complexity (and likely fragility) of
776                  * reading ahead while parsing reports to try and minimize
777                  * forwarding redundant context switch reports (i.e. between
778                  * other, unrelated contexts) we simply elect to forward them
779                  * all.
780                  *
781                  * We don't rely solely on the reason field to identify context
782                  * switches since it's not-uncommon for periodic samples to
783                  * identify a switch before any 'context switch' report.
784                  */
785                 if (!dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx ||
786                     dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id == ctx_id ||
787                     (dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id ==
788                      dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id) ||
789                     reason & OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH) {
790
791                         /*
792                          * While filtering for a single context we avoid
793                          * leaking the IDs of other contexts.
794                          */
795                         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx &&
796                             dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id != ctx_id) {
797                                 report32[2] = INVALID_CTX_ID;
798                         }
799
800                         ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset,
801                                                report);
802                         if (ret)
803                                 break;
804
805                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = ctx_id;
806                 }
807
808                 /*
809                  * The above reason field sanity check is based on
810                  * the assumption that the OA buffer is initially
811                  * zeroed and we reset the field after copying so the
812                  * check is still meaningful once old reports start
813                  * being overwritten.
814                  */
815                 report32[0] = 0;
816         }
817
818         if (start_offset != *offset) {
819                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
820
821                 /*
822                  * We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
823                  * relative to oa_buf_base so put back here...
824                  */
825                 head += gtt_offset;
826
827                 I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, head & GEN8_OAHEADPTR_MASK);
828                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
829
830                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
831         }
832
833         return ret;
834 }
835
836 /**
837  * gen8_oa_read - copy status records then buffered OA reports
838  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
839  * @buf: destination buffer given by userspace
840  * @count: the number of bytes userspace wants to read
841  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
842  *
843  * Checks OA unit status registers and if necessary appends corresponding
844  * status records for userspace (such as for a buffer full condition) and then
845  * initiate appending any buffered OA reports.
846  *
847  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
848  * the userspace buffer.
849  *
850  * NB: some data may be successfully copied to the userspace buffer
851  * even if an error is returned, and this is reflected in the
852  * updated @offset.
853  *
854  * Returns: zero on success or a negative error code
855  */
856 static int gen8_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
857                         char __user *buf,
858                         size_t count,
859                         size_t *offset)
860 {
861         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
862         u32 oastatus;
863         int ret;
864
865         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
866                 return -EIO;
867
868         oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
869
870         /*
871          * We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
872          *
873          * Although theoretically we could handle this more gracefully
874          * sometimes, some Gens don't correctly suppress certain
875          * automatically triggered reports in this condition and so we
876          * have to assume that old reports are now being trampled
877          * over.
878          *
879          * Considering how we don't currently give userspace control
880          * over the OA buffer size and always configure a large 16MB
881          * buffer, then a buffer overflow does anyway likely indicate
882          * that something has gone quite badly wrong.
883          */
884         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_OABUFFER_OVERFLOW) {
885                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
886                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
887                 if (ret)
888                         return ret;
889
890                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
891                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
892
893                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
894                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
895
896                 /*
897                  * Note: .oa_enable() is expected to re-init the oabuffer and
898                  * reset GEN8_OASTATUS for us
899                  */
900                 oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
901         }
902
903         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST) {
904                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
905                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
906                 if (ret)
907                         return ret;
908                 I915_WRITE(GEN8_OASTATUS,
909                            oastatus & ~GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST);
910         }
911
912         return gen8_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
913 }
914
915 /**
916  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
917  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
918  * @buf: destination buffer given by userspace
919  * @count: the number of bytes userspace wants to read
920  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
921  *
922  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
923  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
924  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
925  * to decide if the error should be squashed before returning to
926  * userspace.
927  *
928  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
929  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
930  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
931  * Gen PRM naming convention.
932  *
933  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
934  */
935 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
936                                   char __user *buf,
937                                   size_t count,
938                                   size_t *offset)
939 {
940         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
941         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
942         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
943         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
944         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
945         size_t start_offset = *offset;
946         unsigned long flags;
947         unsigned int aged_tail_idx;
948         u32 head, tail;
949         u32 taken;
950         int ret = 0;
951
952         if (WARN_ON(!stream->enabled))
953                 return -EIO;
954
955         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
956
957         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
958         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
959         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
960
961         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
962
963         /* An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
964          * hrtimer callback to give us a pointer
965          */
966         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
967                 return -EAGAIN;
968
969         /* NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
970          * while indexing relative to oa_buf_base.
971          */
972         head -= gtt_offset;
973         tail -= gtt_offset;
974
975         /* An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
976          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
977          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
978          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
979          * all a power of two).
980          */
981         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
982                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
983                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
984                       head, tail))
985                 return -EIO;
986
987
988         for (/* none */;
989              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
990              head = (head + report_size) & mask) {
991                 u8 *report = oa_buf_base + head;
992                 u32 *report32 = (void *)report;
993
994                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
995                  * size so we never expect to see a report split
996                  * between the beginning and end of the buffer.
997                  *
998                  * Given the initial alignment check a misalignment
999                  * here would imply a driver bug that would result
1000                  * in an overrun.
1001                  */
1002                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
1003                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
1004                         break;
1005                 }
1006
1007                 /* The report-ID field for periodic samples includes
1008                  * some undocumented flags related to what triggered
1009                  * the report and is never expected to be zero so we
1010                  * can check that the report isn't invalid before
1011                  * copying it to userspace...
1012                  */
1013                 if (report32[0] == 0) {
1014                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
1015                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
1016                         continue;
1017                 }
1018
1019                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
1020                 if (ret)
1021                         break;
1022
1023                 /* The above report-id field sanity check is based on
1024                  * the assumption that the OA buffer is initially
1025                  * zeroed and we reset the field after copying so the
1026                  * check is still meaningful once old reports start
1027                  * being overwritten.
1028                  */
1029                 report32[0] = 0;
1030         }
1031
1032         if (start_offset != *offset) {
1033                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1034
1035                 /* We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
1036                  * relative to oa_buf_base so put back here...
1037                  */
1038                 head += gtt_offset;
1039
1040                 I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1041                            ((head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
1042                             OA_MEM_SELECT_GGTT));
1043                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
1044
1045                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1046         }
1047
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
1053  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1054  * @buf: destination buffer given by userspace
1055  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1056  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1057  *
1058  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
1059  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
1060  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
1061  *
1062  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1063  * the userspace buffer.
1064  *
1065  * Returns: zero on success or a negative error code
1066  */
1067 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1068                         char __user *buf,
1069                         size_t count,
1070                         size_t *offset)
1071 {
1072         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1073         u32 oastatus1;
1074         int ret;
1075
1076         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
1077                 return -EIO;
1078
1079         oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1080
1081         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
1082          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
1083          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
1084          * that have already been reported to userspace.
1085          */
1086         oastatus1 &= ~dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1;
1087
1088         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
1089          *
1090          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
1091          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
1092          *   which will start to report a near-empty buffer after an
1093          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
1094          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
1095          *   the state again.
1096          *
1097          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
1098          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
1099          *   reports when copying to userspace that assume new reports
1100          *   are being written to cleared memory.
1101          *
1102          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
1103          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
1104          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
1105          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
1106          *   now.
1107          */
1108         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
1109                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1110                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
1111                 if (ret)
1112                         return ret;
1113
1114                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
1115                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
1116
1117                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
1118                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
1119
1120                 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1121         }
1122
1123         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
1124                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1125                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
1126                 if (ret)
1127                         return ret;
1128                 dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 |=
1129                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
1130         }
1131
1132         return gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
1133 }
1134
1135 /**
1136  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
1137  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1138  *
1139  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
1140  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
1141  * OA buffer and wakes us.
1142  *
1143  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
1144  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
1145  * really data ready for userspace yet.
1146  *
1147  * Returns: zero on success or a negative error code
1148  */
1149 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
1150 {
1151         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1152
1153         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
1154         if (!dev_priv->perf.oa.periodic)
1155                 return -EIO;
1156
1157         return wait_event_interruptible(dev_priv->perf.oa.poll_wq,
1158                                         oa_buffer_check_unlocked(dev_priv));
1159 }
1160
1161 /**
1162  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
1163  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1164  * @file: An i915 perf stream file
1165  * @wait: poll() state table
1166  *
1167  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
1168  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
1169  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
1170  */
1171 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
1172                               struct file *file,
1173                               poll_table *wait)
1174 {
1175         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1176
1177         poll_wait(file, &dev_priv->perf.oa.poll_wq, wait);
1178 }
1179
1180 /**
1181  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
1182  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1183  * @buf: destination buffer given by userspace
1184  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1185  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1186  *
1187  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1188  * the userspace buffer.
1189  *
1190  * Returns: zero on success or a negative error code
1191  */
1192 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1193                         char __user *buf,
1194                         size_t count,
1195                         size_t *offset)
1196 {
1197         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1198
1199         return dev_priv->perf.oa.ops.read(stream, buf, count, offset);
1200 }
1201
1202 /**
1203  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
1204  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1205  *
1206  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
1207  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
1208  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
1209  *
1210  * Returns: zero on success or a negative error code
1211  */
1212 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1213 {
1214         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1215
1216         if (i915.enable_execlists)
1217                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = stream->ctx->hw_id;
1218         else {
1219                 struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1220                 struct intel_ring *ring;
1221                 int ret;
1222
1223                 ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1224                 if (ret)
1225                         return ret;
1226
1227                 /*
1228                  * As the ID is the gtt offset of the context's vma we
1229                  * pin the vma to ensure the ID remains fixed.
1230                  *
1231                  * NB: implied RCS engine...
1232                  */
1233                 ring = engine->context_pin(engine, stream->ctx);
1234                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1235                 if (IS_ERR(ring))
1236                         return PTR_ERR(ring);
1237
1238
1239                 /*
1240                  * Explicitly track the ID (instead of calling
1241                  * i915_ggtt_offset() on the fly) considering the difference
1242                  * with gen8+ and execlists
1243                  */
1244                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id =
1245                         i915_ggtt_offset(stream->ctx->engine[engine->id].state);
1246         }
1247
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 /**
1252  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
1253  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1254  *
1255  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
1256  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
1257  */
1258 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1259 {
1260         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1261
1262         if (i915.enable_execlists) {
1263                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1264         } else {
1265                 struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1266
1267                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1268
1269                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1270                 engine->context_unpin(engine, stream->ctx);
1271
1272                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1273         }
1274 }
1275
1276 static void
1277 free_oa_buffer(struct drm_i915_private *i915)
1278 {
1279         mutex_lock(&i915->drm.struct_mutex);
1280
1281         i915_gem_object_unpin_map(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
1282         i915_vma_unpin(i915->perf.oa.oa_buffer.vma);
1283         i915_gem_object_put(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
1284
1285         i915->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1286         i915->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1287
1288         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1289 }
1290
1291 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
1292 {
1293         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1294
1295         BUG_ON(stream != dev_priv->perf.oa.exclusive_stream);
1296
1297         /*
1298          * Unset exclusive_stream first, it will be checked while disabling
1299          * the metric set on gen8+.
1300          */
1301         mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1302         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
1303         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1304
1305         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
1306
1307         free_oa_buffer(dev_priv);
1308
1309         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1310         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
1311
1312         if (stream->ctx)
1313                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1314
1315         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
1316
1317         if (dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed) {
1318                 DRM_NOTE("%d spurious OA report notices suppressed due to ratelimiting\n",
1319                          dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed);
1320         }
1321 }
1322
1323 static void gen7_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1324 {
1325         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1326         unsigned long flags;
1327
1328         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1329
1330         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
1331          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
1332          */
1333         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2, gtt_offset | OA_MEM_SELECT_GGTT); /* head */
1334         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1335
1336         I915_WRITE(GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
1337
1338         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS1, gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M); /* tail */
1339
1340         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1341         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1342         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1343
1344         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1345
1346         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
1347          * already seen since they can't be cleared while periodic
1348          * sampling is enabled.
1349          */
1350         dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 = 0;
1351
1352         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
1353          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1354          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1355          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1356          *
1357          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1358          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
1359          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
1360          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1361          * memory...
1362          */
1363         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1364
1365         /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1366          * concurrent streams in the future.
1367          */
1368         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1369 }
1370
1371 static void gen8_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1372 {
1373         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1374         unsigned long flags;
1375
1376         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1377
1378         I915_WRITE(GEN8_OASTATUS, 0);
1379         I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, gtt_offset);
1380         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1381
1382         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER_UDW, 0);
1383
1384         /*
1385          * PRM says:
1386          *
1387          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1388          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1389          *  to enable proper functionality of the overflow
1390          *  bit."
1391          */
1392         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER, gtt_offset |
1393                    OABUFFER_SIZE_16M | OA_MEM_SELECT_GGTT);
1394         I915_WRITE(GEN8_OATAILPTR, gtt_offset & GEN8_OATAILPTR_MASK);
1395
1396         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1397         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1398         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1399
1400         /*
1401          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1402          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1403          * context.
1404          */
1405         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1406
1407         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1408
1409         /*
1410          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1411          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1412          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1413          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1414          *
1415          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1416          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1417          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1418          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1419          * memory...
1420          */
1421         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1422
1423         /*
1424          * Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1425          * concurrent streams in the future.
1426          */
1427         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1428 }
1429
1430 static int alloc_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1431 {
1432         struct drm_i915_gem_object *bo;
1433         struct i915_vma *vma;
1434         int ret;
1435
1436         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma))
1437                 return -ENODEV;
1438
1439         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1440         if (ret)
1441                 return ret;
1442
1443         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
1444         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
1445
1446         bo = i915_gem_object_create(dev_priv, OA_BUFFER_SIZE);
1447         if (IS_ERR(bo)) {
1448                 DRM_ERROR("Failed to allocate OA buffer\n");
1449                 ret = PTR_ERR(bo);
1450                 goto unlock;
1451         }
1452
1453         ret = i915_gem_object_set_cache_level(bo, I915_CACHE_LLC);
1454         if (ret)
1455                 goto err_unref;
1456
1457         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
1458         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
1459         if (IS_ERR(vma)) {
1460                 ret = PTR_ERR(vma);
1461                 goto err_unref;
1462         }
1463         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = vma;
1464
1465         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr =
1466                 i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
1467         if (IS_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr)) {
1468                 ret = PTR_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1469                 goto err_unpin;
1470         }
1471
1472         dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer(dev_priv);
1473
1474         DRM_DEBUG_DRIVER("OA Buffer initialized, gtt offset = 0x%x, vaddr = %p\n",
1475                          i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma),
1476                          dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1477
1478         goto unlock;
1479
1480 err_unpin:
1481         __i915_vma_unpin(vma);
1482
1483 err_unref:
1484         i915_gem_object_put(bo);
1485
1486         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1487         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1488
1489 unlock:
1490         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1491         return ret;
1492 }
1493
1494 static void config_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
1495                            const struct i915_oa_reg *regs,
1496                            u32 n_regs)
1497 {
1498         u32 i;
1499
1500         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
1501                 const struct i915_oa_reg *reg = regs + i;
1502
1503                 I915_WRITE(reg->addr, reg->value);
1504         }
1505 }
1506
1507 static int hsw_enable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv,
1508                                  const struct i915_oa_config *oa_config)
1509 {
1510         /* PRM:
1511          *
1512          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
1513          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
1514          * unable to count the events from non-render clock domain.
1515          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
1516          * count the events from non-render domain. Unit level clock
1517          * gating for RCS should also be disabled.
1518          */
1519         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) &
1520                                     ~GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1521         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) |
1522                                   GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1523
1524         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1525
1526         /* It apparently takes a fairly long time for a new MUX
1527          * configuration to be be applied after these register writes.
1528          * This delay duration was derived empirically based on the
1529          * render_basic config but hopefully it covers the maximum
1530          * configuration latency.
1531          *
1532          * As a fallback, the checks in _append_oa_reports() to skip
1533          * invalid OA reports do also seem to work to discard reports
1534          * generated before this config has completed - albeit not
1535          * silently.
1536          *
1537          * Unfortunately this is essentially a magic number, since we
1538          * don't currently know of a reliable mechanism for predicting
1539          * how long the MUX config will take to apply and besides
1540          * seeing invalid reports we don't know of a reliable way to
1541          * explicitly check that the MUX config has landed.
1542          *
1543          * It's even possible we've miss characterized the underlying
1544          * problem - it just seems like the simplest explanation why
1545          * a delay at this location would mitigate any invalid reports.
1546          */
1547         usleep_range(15000, 20000);
1548
1549         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1550                        oa_config->b_counter_regs_len);
1551
1552         return 0;
1553 }
1554
1555 static void hsw_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1556 {
1557         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) &
1558                                   ~GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1559         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) |
1560                                     GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1561
1562         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1563                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1564 }
1565
1566 /*
1567  * NB: It must always remain pointer safe to run this even if the OA unit
1568  * has been disabled.
1569  *
1570  * It's fine to put out-of-date values into these per-context registers
1571  * in the case that the OA unit has been disabled.
1572  */
1573 static void gen8_update_reg_state_unlocked(struct i915_gem_context *ctx,
1574                                            u32 *reg_state,
1575                                            const struct i915_oa_config *oa_config)
1576 {
1577         struct drm_i915_private *dev_priv = ctx->i915;
1578         u32 ctx_oactxctrl = dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset;
1579         u32 ctx_flexeu0 = dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset;
1580         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1581         u32 flex_mmio[] = {
1582                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL0),
1583                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL1),
1584                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL2),
1585                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL3),
1586                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL4),
1587                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL5),
1588                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL6),
1589         };
1590         int i;
1591
1592         reg_state[ctx_oactxctrl] = i915_mmio_reg_offset(GEN8_OACTXCONTROL);
1593         reg_state[ctx_oactxctrl+1] = (dev_priv->perf.oa.period_exponent <<
1594                                       GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1595                                      (dev_priv->perf.oa.periodic ?
1596                                       GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1597                                      GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
1598
1599         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_mmio); i++) {
1600                 u32 state_offset = ctx_flexeu0 + i * 2;
1601                 u32 mmio = flex_mmio[i];
1602
1603                 /*
1604                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1605                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1606                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not yet...
1607                  */
1608                 u32 value = 0;
1609
1610                 if (oa_config) {
1611                         u32 j;
1612
1613                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1614                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1615                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1616                                         break;
1617                                 }
1618                         }
1619                 }
1620
1621                 reg_state[state_offset] = mmio;
1622                 reg_state[state_offset+1] = value;
1623         }
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Same as gen8_update_reg_state_unlocked only through the batchbuffer. This
1628  * is only used by the kernel context.
1629  */
1630 static int gen8_emit_oa_config(struct drm_i915_gem_request *req,
1631                                const struct i915_oa_config *oa_config)
1632 {
1633         struct drm_i915_private *dev_priv = req->i915;
1634         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1635         u32 flex_mmio[] = {
1636                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL0),
1637                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL1),
1638                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL2),
1639                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL3),
1640                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL4),
1641                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL5),
1642                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL6),
1643         };
1644         u32 *cs;
1645         int i;
1646
1647         cs = intel_ring_begin(req, ARRAY_SIZE(flex_mmio) * 2 + 4);
1648         if (IS_ERR(cs))
1649                 return PTR_ERR(cs);
1650
1651         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(ARRAY_SIZE(flex_mmio) + 1);
1652
1653         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(GEN8_OACTXCONTROL);
1654         *cs++ = (dev_priv->perf.oa.period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1655                 (dev_priv->perf.oa.periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1656                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
1657
1658         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_mmio); i++) {
1659                 u32 mmio = flex_mmio[i];
1660
1661                 /*
1662                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1663                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1664                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not
1665                  * yet...
1666                  */
1667                 u32 value = 0;
1668
1669                 if (oa_config) {
1670                         u32 j;
1671
1672                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1673                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1674                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1675                                         break;
1676                                 }
1677                         }
1678                 }
1679
1680                 *cs++ = mmio;
1681                 *cs++ = value;
1682         }
1683
1684         *cs++ = MI_NOOP;
1685         intel_ring_advance(req, cs);
1686
1687         return 0;
1688 }
1689
1690 static int gen8_switch_to_updated_kernel_context(struct drm_i915_private *dev_priv,
1691                                                  const struct i915_oa_config *oa_config)
1692 {
1693         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1694         struct i915_gem_timeline *timeline;
1695         struct drm_i915_gem_request *req;
1696         int ret;
1697
1698         lockdep_assert_held(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1699
1700         i915_gem_retire_requests(dev_priv);
1701
1702         req = i915_gem_request_alloc(engine, dev_priv->kernel_context);
1703         if (IS_ERR(req))
1704                 return PTR_ERR(req);
1705
1706         ret = gen8_emit_oa_config(req, oa_config);
1707         if (ret) {
1708                 i915_add_request(req);
1709                 return ret;
1710         }
1711
1712         /* Queue this switch after all other activity */
1713         list_for_each_entry(timeline, &dev_priv->gt.timelines, link) {
1714                 struct drm_i915_gem_request *prev;
1715                 struct intel_timeline *tl;
1716
1717                 tl = &timeline->engine[engine->id];
1718                 prev = i915_gem_active_raw(&tl->last_request,
1719                                            &dev_priv->drm.struct_mutex);
1720                 if (prev)
1721                         i915_sw_fence_await_sw_fence_gfp(&req->submit,
1722                                                          &prev->submit,
1723                                                          GFP_KERNEL);
1724         }
1725
1726         ret = i915_switch_context(req);
1727         i915_add_request(req);
1728
1729         return ret;
1730 }
1731
1732 /*
1733  * Manages updating the per-context aspects of the OA stream
1734  * configuration across all contexts.
1735  *
1736  * The awkward consideration here is that OACTXCONTROL controls the
1737  * exponent for periodic sampling which is primarily used for system
1738  * wide profiling where we'd like a consistent sampling period even in
1739  * the face of context switches.
1740  *
1741  * Our approach of updating the register state context (as opposed to
1742  * say using a workaround batch buffer) ensures that the hardware
1743  * won't automatically reload an out-of-date timer exponent even
1744  * transiently before a WA BB could be parsed.
1745  *
1746  * This function needs to:
1747  * - Ensure the currently running context's per-context OA state is
1748  *   updated
1749  * - Ensure that all existing contexts will have the correct per-context
1750  *   OA state if they are scheduled for use.
1751  * - Ensure any new contexts will be initialized with the correct
1752  *   per-context OA state.
1753  *
1754  * Note: it's only the RCS/Render context that has any OA state.
1755  */
1756 static int gen8_configure_all_contexts(struct drm_i915_private *dev_priv,
1757                                        const struct i915_oa_config *oa_config,
1758                                        bool interruptible)
1759 {
1760         struct i915_gem_context *ctx;
1761         int ret;
1762         unsigned int wait_flags = I915_WAIT_LOCKED;
1763
1764         if (interruptible) {
1765                 ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1766                 if (ret)
1767                         return ret;
1768
1769                 wait_flags |= I915_WAIT_INTERRUPTIBLE;
1770         } else {
1771                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1772         }
1773
1774         /* Switch away from any user context. */
1775         ret = gen8_switch_to_updated_kernel_context(dev_priv, oa_config);
1776         if (ret)
1777                 goto out;
1778
1779         /*
1780          * The OA register config is setup through the context image. This image
1781          * might be written to by the GPU on context switch (in particular on
1782          * lite-restore). This means we can't safely update a context's image,
1783          * if this context is scheduled/submitted to run on the GPU.
1784          *
1785          * We could emit the OA register config through the batch buffer but
1786          * this might leave small interval of time where the OA unit is
1787          * configured at an invalid sampling period.
1788          *
1789          * So far the best way to work around this issue seems to be draining
1790          * the GPU from any submitted work.
1791          */
1792         ret = i915_gem_wait_for_idle(dev_priv, wait_flags);
1793         if (ret)
1794                 goto out;
1795
1796         /* Update all contexts now that we've stalled the submission. */
1797         list_for_each_entry(ctx, &dev_priv->contexts.list, link) {
1798                 struct intel_context *ce = &ctx->engine[RCS];
1799                 u32 *regs;
1800
1801                 /* OA settings will be set upon first use */
1802                 if (!ce->state)
1803                         continue;
1804
1805                 regs = i915_gem_object_pin_map(ce->state->obj, I915_MAP_WB);
1806                 if (IS_ERR(regs)) {
1807                         ret = PTR_ERR(regs);
1808                         goto out;
1809                 }
1810
1811                 ce->state->obj->mm.dirty = true;
1812                 regs += LRC_STATE_PN * PAGE_SIZE / sizeof(*regs);
1813
1814                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, regs, oa_config);
1815
1816                 i915_gem_object_unpin_map(ce->state->obj);
1817         }
1818
1819  out:
1820         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1821
1822         return ret;
1823 }
1824
1825 static int gen8_enable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv,
1826                                   const struct i915_oa_config *oa_config)
1827 {
1828         int ret;
1829
1830         /*
1831          * We disable slice/unslice clock ratio change reports on SKL since
1832          * they are too noisy. The HW generates a lot of redundant reports
1833          * where the ratio hasn't really changed causing a lot of redundant
1834          * work to processes and increasing the chances we'll hit buffer
1835          * overruns.
1836          *
1837          * Although we don't currently use the 'disable overrun' OABUFFER
1838          * feature it's worth noting that clock ratio reports have to be
1839          * disabled before considering to use that feature since the HW doesn't
1840          * correctly block these reports.
1841          *
1842          * Currently none of the high-level metrics we have depend on knowing
1843          * this ratio to normalize.
1844          *
1845          * Note: This register is not power context saved and restored, but
1846          * that's OK considering that we disable RC6 while the OA unit is
1847          * enabled.
1848          *
1849          * The _INCLUDE_CLK_RATIO bit allows the slice/unslice frequency to
1850          * be read back from automatically triggered reports, as part of the
1851          * RPT_ID field.
1852          */
1853         if (IS_SKYLAKE(dev_priv) || IS_BROXTON(dev_priv) ||
1854             IS_KABYLAKE(dev_priv) || IS_GEMINILAKE(dev_priv)) {
1855                 I915_WRITE(GEN8_OA_DEBUG,
1856                            _MASKED_BIT_ENABLE(GEN9_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
1857                                               GEN9_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO));
1858         }
1859
1860         /*
1861          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
1862          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
1863          * registers.
1864          */
1865         ret = gen8_configure_all_contexts(dev_priv, oa_config, true);
1866         if (ret)
1867                 return ret;
1868
1869         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1870
1871         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1872                        oa_config->b_counter_regs_len);
1873
1874         return 0;
1875 }
1876
1877 static void gen8_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1878 {
1879         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1880         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL, false);
1881
1882         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1883                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1884
1885 }
1886
1887 static void gen7_oa_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1888 {
1889         /*
1890          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1891          *
1892          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1893          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1894          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1895          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1896          * memory which this helps maintains.
1897          */
1898         gen7_init_oa_buffer(dev_priv);
1899
1900         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->enabled) {
1901                 struct i915_gem_context *ctx =
1902                         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx;
1903                 u32 ctx_id = dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id;
1904
1905                 bool periodic = dev_priv->perf.oa.periodic;
1906                 u32 period_exponent = dev_priv->perf.oa.period_exponent;
1907                 u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1908
1909                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL,
1910                            (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
1911                            (period_exponent <<
1912                             GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1913                            (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
1914                            (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
1915                            (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
1916                            GEN7_OACONTROL_ENABLE);
1917         } else
1918                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1919 }
1920
1921 static void gen8_oa_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1922 {
1923         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1924
1925         /*
1926          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1927          *
1928          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1929          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1930          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1931          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1932          * memory which this helps maintains.
1933          */
1934         gen8_init_oa_buffer(dev_priv);
1935
1936         /*
1937          * Note: we don't rely on the hardware to perform single context
1938          * filtering and instead filter on the cpu based on the context-id
1939          * field of reports
1940          */
1941         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, (report_format <<
1942                                     GEN8_OA_REPORT_FORMAT_SHIFT) |
1943                                    GEN8_OA_COUNTER_ENABLE);
1944 }
1945
1946 /**
1947  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
1948  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1949  *
1950  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
1951  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
1952  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
1953  * during a read() or poll()).
1954  */
1955 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1956 {
1957         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1958
1959         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
1960
1961         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1962                 hrtimer_start(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
1963                               ns_to_ktime(POLL_PERIOD),
1964                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
1965 }
1966
1967 static void gen7_oa_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1968 {
1969         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1970 }
1971
1972 static void gen8_oa_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1973 {
1974         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, 0);
1975 }
1976
1977 /**
1978  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
1979  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1980  *
1981  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
1982  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
1983  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
1984  */
1985 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1986 {
1987         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1988
1989         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
1990
1991         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1992                 hrtimer_cancel(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer);
1993 }
1994
1995 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
1996         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
1997         .enable = i915_oa_stream_enable,
1998         .disable = i915_oa_stream_disable,
1999         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
2000         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
2001         .read = i915_oa_read,
2002 };
2003
2004 /**
2005  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
2006  * @stream: An i915 perf stream
2007  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
2008  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
2009  *
2010  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
2011  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
2012  *
2013  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
2014  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
2015  * properties are OK.
2016  *
2017  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
2018  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
2019  *
2020  * Returns: zero on success or a negative error code.
2021  */
2022 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
2023                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
2024                                struct perf_open_properties *props)
2025 {
2026         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2027         int format_size;
2028         int ret;
2029
2030         /* If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
2031          * reason then don't let userspace try their luck with config
2032          * IDs
2033          */
2034         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
2035                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
2036                 return -EINVAL;
2037         }
2038
2039         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)) {
2040                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
2041                 return -EINVAL;
2042         }
2043
2044         if (!dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer) {
2045                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
2046                 return -ENODEV;
2047         }
2048
2049         /* To avoid the complexity of having to accurately filter
2050          * counter reports and marshal to the appropriate client
2051          * we currently only allow exclusive access
2052          */
2053         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream) {
2054                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
2055                 return -EBUSY;
2056         }
2057
2058         if (!props->oa_format) {
2059                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
2060                 return -EINVAL;
2061         }
2062
2063         /* We set up some ratelimit state to potentially throttle any _NOTES
2064          * about spurious, invalid OA reports which we don't forward to
2065          * userspace.
2066          *
2067          * The initialization is associated with opening the stream (not driver
2068          * init) considering we print a _NOTE about any throttling when closing
2069          * the stream instead of waiting until driver _fini which no one would
2070          * ever see.
2071          *
2072          * Using the same limiting factors as printk_ratelimit()
2073          */
2074         ratelimit_state_init(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2075                              5 * HZ, 10);
2076         /* Since we use a DRM_NOTE for spurious reports it would be
2077          * inconsistent to let __ratelimit() automatically print a warning for
2078          * throttling.
2079          */
2080         ratelimit_set_flags(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2081                             RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
2082
2083         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
2084
2085         format_size = dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].size;
2086
2087         stream->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2088         stream->sample_size += format_size;
2089
2090         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size = format_size;
2091         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size == 0))
2092                 return -EINVAL;
2093
2094         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format =
2095                 dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].format;
2096
2097         dev_priv->perf.oa.periodic = props->oa_periodic;
2098         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
2099                 dev_priv->perf.oa.period_exponent = props->oa_period_exponent;
2100
2101         if (stream->ctx) {
2102                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
2103                 if (ret)
2104                         return ret;
2105         }
2106
2107         ret = get_oa_config(dev_priv, props->metrics_set, &stream->oa_config);
2108         if (ret)
2109                 goto err_config;
2110
2111         /* PRM - observability performance counters:
2112          *
2113          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
2114          *
2115          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
2116          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
2117          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
2118          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
2119          *
2120          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
2121          *   references will effectively disable RC6.
2122          */
2123         intel_runtime_pm_get(dev_priv);
2124         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2125
2126         ret = alloc_oa_buffer(dev_priv);
2127         if (ret)
2128                 goto err_oa_buf_alloc;
2129
2130         ret = dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set(dev_priv,
2131                                                       stream->oa_config);
2132         if (ret)
2133                 goto err_enable;
2134
2135         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
2136
2137         /* Lock device for exclusive_stream access late because
2138          * enable_metric_set() might lock as well on gen8+.
2139          */
2140         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
2141         if (ret)
2142                 goto err_lock;
2143
2144         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = stream;
2145
2146         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2147
2148         return 0;
2149
2150 err_lock:
2151         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
2152
2153 err_enable:
2154         free_oa_buffer(dev_priv);
2155
2156 err_oa_buf_alloc:
2157         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
2158
2159         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2160         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
2161
2162 err_config:
2163         if (stream->ctx)
2164                 oa_put_render_ctx_id(stream);
2165
2166         return ret;
2167 }
2168
2169 void i915_oa_init_reg_state(struct intel_engine_cs *engine,
2170                             struct i915_gem_context *ctx,
2171                             u32 *reg_state)
2172 {
2173         struct i915_perf_stream *stream;
2174
2175         if (engine->id != RCS)
2176                 return;
2177
2178         stream = engine->i915->perf.oa.exclusive_stream;
2179         if (stream)
2180                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, reg_state, stream->oa_config);
2181 }
2182
2183 /**
2184  * i915_perf_read_locked - &i915_perf_stream_ops->read with error normalisation
2185  * @stream: An i915 perf stream
2186  * @file: An i915 perf stream file
2187  * @buf: destination buffer given by userspace
2188  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2189  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2190  *
2191  * Besides wrapping &i915_perf_stream_ops->read this provides a common place to
2192  * ensure that if we've successfully copied any data then reporting that takes
2193  * precedence over any internal error status, so the data isn't lost.
2194  *
2195  * For example ret will be -ENOSPC whenever there is more buffered data than
2196  * can be copied to userspace, but that's only interesting if we weren't able
2197  * to copy some data because it implies the userspace buffer is too small to
2198  * receive a single record (and we never split records).
2199  *
2200  * Another case with ret == -EFAULT is more of a grey area since it would seem
2201  * like bad form for userspace to ask us to overrun its buffer, but the user
2202  * knows best:
2203  *
2204  *   http://yarchive.net/comp/linux/partial_reads_writes.html
2205  *
2206  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2207  */
2208 static ssize_t i915_perf_read_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2209                                      struct file *file,
2210                                      char __user *buf,
2211                                      size_t count,
2212                                      loff_t *ppos)
2213 {
2214         /* Note we keep the offset (aka bytes read) separate from any
2215          * error status so that the final check for whether we return
2216          * the bytes read with a higher precedence than any error (see
2217          * comment below) doesn't need to be handled/duplicated in
2218          * stream->ops->read() implementations.
2219          */
2220         size_t offset = 0;
2221         int ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
2222
2223         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
2224 }
2225
2226 /**
2227  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
2228  * @file: An i915 perf stream file
2229  * @buf: destination buffer given by userspace
2230  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2231  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2232  *
2233  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
2234  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
2235  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
2236  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
2237  *
2238  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
2239  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
2240  * while reading.
2241  *
2242  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2243  */
2244 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
2245                               char __user *buf,
2246                               size_t count,
2247                               loff_t *ppos)
2248 {
2249         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2250         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2251         ssize_t ret;
2252
2253         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
2254          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
2255          * to a deadlock for blocking file descriptors...
2256          */
2257         if (!stream->enabled)
2258                 return -EIO;
2259
2260         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
2261                 /* There's the small chance of false positives from
2262                  * stream->ops->wait_unlocked.
2263                  *
2264                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
2265                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
2266                  * any reports really belong to the current context
2267                  */
2268                 do {
2269                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
2270                         if (ret)
2271                                 return ret;
2272
2273                         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2274                         ret = i915_perf_read_locked(stream, file,
2275                                                     buf, count, ppos);
2276                         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2277                 } while (ret == -EAGAIN);
2278         } else {
2279                 mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2280                 ret = i915_perf_read_locked(stream, file, buf, count, ppos);
2281                 mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2282         }
2283
2284         /* We allow the poll checking to sometimes report false positive POLLIN
2285          * events where we might actually report EAGAIN on read() if there's
2286          * not really any data available. In this situation though we don't
2287          * want to enter a busy loop between poll() reporting a POLLIN event
2288          * and read() returning -EAGAIN. Clearing the oa.pollin state here
2289          * effectively ensures we back off until the next hrtimer callback
2290          * before reporting another POLLIN event.
2291          */
2292         if (ret >= 0 || ret == -EAGAIN) {
2293                 /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
2294                  * concurrent streams in the future.
2295                  */
2296                 dev_priv->perf.oa.pollin = false;
2297         }
2298
2299         return ret;
2300 }
2301
2302 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
2303 {
2304         struct drm_i915_private *dev_priv =
2305                 container_of(hrtimer, typeof(*dev_priv),
2306                              perf.oa.poll_check_timer);
2307
2308         if (oa_buffer_check_unlocked(dev_priv)) {
2309                 dev_priv->perf.oa.pollin = true;
2310                 wake_up(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
2311         }
2312
2313         hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(POLL_PERIOD));
2314
2315         return HRTIMER_RESTART;
2316 }
2317
2318 /**
2319  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2320  * @dev_priv: i915 device instance
2321  * @stream: An i915 perf stream
2322  * @file: An i915 perf stream file
2323  * @wait: poll() state table
2324  *
2325  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
2326  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
2327  * will be woken for new stream data.
2328  *
2329  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2330  * with any non-file-operation driver hooks.
2331  *
2332  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2333  */
2334 static unsigned int i915_perf_poll_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2335                                           struct i915_perf_stream *stream,
2336                                           struct file *file,
2337                                           poll_table *wait)
2338 {
2339         unsigned int events = 0;
2340
2341         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
2342
2343         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
2344          * here since this path may be very hot depending on what else
2345          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
2346          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
2347          * samples to read.
2348          */
2349         if (dev_priv->perf.oa.pollin)
2350                 events |= POLLIN;
2351
2352         return events;
2353 }
2354
2355 /**
2356  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2357  * @file: An i915 perf stream file
2358  * @wait: poll() state table
2359  *
2360  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
2361  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
2362  * data.
2363  *
2364  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
2365  *
2366  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2367  */
2368 static unsigned int i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2369 {
2370         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2371         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2372         int ret;
2373
2374         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2375         ret = i915_perf_poll_locked(dev_priv, stream, file, wait);
2376         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2377
2378         return ret;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
2383  * @stream: A disabled i915 perf stream
2384  *
2385  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
2386  *
2387  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
2388  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
2389  * buffered data.
2390  */
2391 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2392 {
2393         if (stream->enabled)
2394                 return;
2395
2396         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
2397         stream->enabled = true;
2398
2399         if (stream->ops->enable)
2400                 stream->ops->enable(stream);
2401 }
2402
2403 /**
2404  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
2405  * @stream: An enabled i915 perf stream
2406  *
2407  * Disables the associated capture of data for this stream.
2408  *
2409  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
2410  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
2411  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
2412  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
2413  *
2414  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
2415  * to attempt to read from the stream (-EIO).
2416  */
2417 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2418 {
2419         if (!stream->enabled)
2420                 return;
2421
2422         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
2423         stream->enabled = false;
2424
2425         if (stream->ops->disable)
2426                 stream->ops->disable(stream);
2427 }
2428
2429 /**
2430  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2431  * @stream: An i915 perf stream
2432  * @cmd: the ioctl request
2433  * @arg: the ioctl data
2434  *
2435  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2436  * with any non-file-operation driver hooks.
2437  *
2438  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2439  * an unknown ioctl request.
2440  */
2441 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2442                                    unsigned int cmd,
2443                                    unsigned long arg)
2444 {
2445         switch (cmd) {
2446         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
2447                 i915_perf_enable_locked(stream);
2448                 return 0;
2449         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
2450                 i915_perf_disable_locked(stream);
2451                 return 0;
2452         }
2453
2454         return -EINVAL;
2455 }
2456
2457 /**
2458  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2459  * @file: An i915 perf stream file
2460  * @cmd: the ioctl request
2461  * @arg: the ioctl data
2462  *
2463  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
2464  *
2465  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2466  * an unknown ioctl request.
2467  */
2468 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
2469                             unsigned int cmd,
2470                             unsigned long arg)
2471 {
2472         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2473         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2474         long ret;
2475
2476         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2477         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
2478         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2479
2480         return ret;
2481 }
2482
2483 /**
2484  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
2485  * @stream: An i915 perf stream
2486  *
2487  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
2488  * any associated data capture in the process.
2489  *
2490  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2491  * with any non-file-operation driver hooks.
2492  */
2493 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2494 {
2495         if (stream->enabled)
2496                 i915_perf_disable_locked(stream);
2497
2498         if (stream->ops->destroy)
2499                 stream->ops->destroy(stream);
2500
2501         list_del(&stream->link);
2502
2503         if (stream->ctx)
2504                 i915_gem_context_put(stream->ctx);
2505
2506         kfree(stream);
2507 }
2508
2509 /**
2510  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
2511  * @inode: anonymous inode associated with file
2512  * @file: An i915 perf stream file
2513  *
2514  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
2515  *
2516  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
2517  *
2518  * Returns: zero on success or a negative error code.
2519  */
2520 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
2521 {
2522         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2523         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2524
2525         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2526         i915_perf_destroy_locked(stream);
2527         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2528
2529         return 0;
2530 }
2531
2532
2533 static const struct file_operations fops = {
2534         .owner          = THIS_MODULE,
2535         .llseek         = no_llseek,
2536         .release        = i915_perf_release,
2537         .poll           = i915_perf_poll,
2538         .read           = i915_perf_read,
2539         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
2540 };
2541
2542
2543 /**
2544  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2545  * @dev_priv: i915 device instance
2546  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
2547  * @props: individually validated u64 property value pairs
2548  * @file: drm file
2549  *
2550  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
2551  *
2552  * Implements further stream config validation and stream initialization on
2553  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &drm_i915_private->perf.lock mutex
2554  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
2555  *
2556  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
2557  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
2558  * sense.
2559  *
2560  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
2561  * config validation and stream initialization details will be handled by
2562  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
2563  * will be relevant to all stream types / backends.
2564  *
2565  * Returns: zero on success or a negative error code.
2566  */
2567 static int
2568 i915_perf_open_ioctl_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2569                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
2570                             struct perf_open_properties *props,
2571                             struct drm_file *file)
2572 {
2573         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
2574         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
2575         unsigned long f_flags = 0;
2576         bool privileged_op = true;
2577         int stream_fd;
2578         int ret;
2579
2580         if (props->single_context) {
2581                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
2582                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
2583
2584                 specific_ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_handle);
2585                 if (!specific_ctx) {
2586                         DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
2587                                   ctx_handle);
2588                         ret = -ENOENT;
2589                         goto err;
2590                 }
2591         }
2592
2593         /*
2594          * On Haswell the OA unit supports clock gating off for a specific
2595          * context and in this mode there's no visibility of metrics for the
2596          * rest of the system, which we consider acceptable for a
2597          * non-privileged client.
2598          *
2599          * For Gen8+ the OA unit no longer supports clock gating off for a
2600          * specific context and the kernel can't securely stop the counters
2601          * from updating as system-wide / global values. Even though we can
2602          * filter reports based on the included context ID we can't block
2603          * clients from seeing the raw / global counter values via
2604          * MI_REPORT_PERF_COUNT commands and so consider it a privileged op to
2605          * enable the OA unit by default.
2606          */
2607         if (IS_HASWELL(dev_priv) && specific_ctx)
2608                 privileged_op = false;
2609
2610         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
2611          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
2612          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
2613          * without CAP_SYS_ADMIN privileges.
2614          */
2615         if (privileged_op &&
2616             i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2617                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open system-wide i915 perf stream\n");
2618                 ret = -EACCES;
2619                 goto err_ctx;
2620         }
2621
2622         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
2623         if (!stream) {
2624                 ret = -ENOMEM;
2625                 goto err_ctx;
2626         }
2627
2628         stream->dev_priv = dev_priv;
2629         stream->ctx = specific_ctx;
2630
2631         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
2632         if (ret)
2633                 goto err_alloc;
2634
2635         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
2636          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
2637          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
2638          */
2639         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
2640                 ret = -ENODEV;
2641                 goto err_flags;
2642         }
2643
2644         list_add(&stream->link, &dev_priv->perf.streams);
2645
2646         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
2647                 f_flags |= O_CLOEXEC;
2648         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
2649                 f_flags |= O_NONBLOCK;
2650
2651         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
2652         if (stream_fd < 0) {
2653                 ret = stream_fd;
2654                 goto err_open;
2655         }
2656
2657         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
2658                 i915_perf_enable_locked(stream);
2659
2660         return stream_fd;
2661
2662 err_open:
2663         list_del(&stream->link);
2664 err_flags:
2665         if (stream->ops->destroy)
2666                 stream->ops->destroy(stream);
2667 err_alloc:
2668         kfree(stream);
2669 err_ctx:
2670         if (specific_ctx)
2671                 i915_gem_context_put(specific_ctx);
2672 err:
2673         return ret;
2674 }
2675
2676 static u64 oa_exponent_to_ns(struct drm_i915_private *dev_priv, int exponent)
2677 {
2678         return div_u64(1000000000ULL * (2ULL << exponent),
2679                        dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency);
2680 }
2681
2682 /**
2683  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
2684  * @dev_priv: i915 device instance
2685  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
2686  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
2687  * @props: The stream configuration built up while validating properties
2688  *
2689  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
2690  * validate that the combination of properties makes sense or that all
2691  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
2692  *
2693  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
2694  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
2695  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
2696  */
2697 static int read_properties_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2698                                     u64 __user *uprops,
2699                                     u32 n_props,
2700                                     struct perf_open_properties *props)
2701 {
2702         u64 __user *uprop = uprops;
2703         u32 i;
2704
2705         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
2706
2707         if (!n_props) {
2708                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
2709                 return -EINVAL;
2710         }
2711
2712         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
2713          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
2714          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
2715          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
2716          * from userspace.
2717          */
2718         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2719                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
2720                 return -EINVAL;
2721         }
2722
2723         for (i = 0; i < n_props; i++) {
2724                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
2725                 u64 id, value;
2726                 int ret;
2727
2728                 ret = get_user(id, uprop);
2729                 if (ret)
2730                         return ret;
2731
2732                 ret = get_user(value, uprop + 1);
2733                 if (ret)
2734                         return ret;
2735
2736                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2737                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
2738                         return -EINVAL;
2739                 }
2740
2741                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
2742                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
2743                         props->single_context = 1;
2744                         props->ctx_handle = value;
2745                         break;
2746                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
2747                         props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2748                         break;
2749                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
2750                         if (value == 0) {
2751                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
2752                                 return -EINVAL;
2753                         }
2754                         props->metrics_set = value;
2755                         break;
2756                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
2757                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
2758                                 DRM_DEBUG("Out-of-range OA report format %llu\n",
2759                                           value);
2760                                 return -EINVAL;
2761                         }
2762                         if (!dev_priv->perf.oa.oa_formats[value].size) {
2763                                 DRM_DEBUG("Unsupported OA report format %llu\n",
2764                                           value);
2765                                 return -EINVAL;
2766                         }
2767                         props->oa_format = value;
2768                         break;
2769                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
2770                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
2771                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
2772                                          OA_EXPONENT_MAX);
2773                                 return -EINVAL;
2774                         }
2775
2776                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
2777                          * e.g. every 160ns for HSW, 167ns for BDW/SKL or 104ns
2778                          * for BXT. We don't allow such high sampling
2779                          * frequencies by default unless root.
2780                          */
2781
2782                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
2783                         oa_period = oa_exponent_to_ns(dev_priv, value);
2784
2785                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
2786                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
2787                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
2788                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
2789                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
2790                          */
2791                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
2792                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
2793                                 do_div(tmp, oa_period);
2794                                 oa_freq_hz = tmp;
2795                         } else
2796                                 oa_freq_hz = 0;
2797
2798                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate &&
2799                             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2800                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without root privileges\n",
2801                                           i915_oa_max_sample_rate);
2802                                 return -EACCES;
2803                         }
2804
2805                         props->oa_periodic = true;
2806                         props->oa_period_exponent = value;
2807                         break;
2808                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
2809                         MISSING_CASE(id);
2810                         return -EINVAL;
2811                 }
2812
2813                 uprop += 2;
2814         }
2815
2816         return 0;
2817 }
2818
2819 /**
2820  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2821  * @dev: drm device
2822  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
2823  * @file: drm file
2824  *
2825  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
2826  * and an array of u64 key, value pair properties.
2827  *
2828  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
2829  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
2830  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
2831  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
2832  *
2833  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
2834  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_sem.
2835  *
2836  * Most of the implementation details are handled by
2837  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &drm_i915_private->perf.lock
2838  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
2839  *
2840  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
2841  * error code on failure.
2842  */
2843 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2844                          struct drm_file *file)
2845 {
2846         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
2847         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
2848         struct perf_open_properties props;
2849         u32 known_open_flags;
2850         int ret;
2851
2852         if (!dev_priv->perf.initialized) {
2853                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
2854                 return -ENOTSUPP;
2855         }
2856
2857         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
2858                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
2859                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
2860         if (param->flags & ~known_open_flags) {
2861                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
2862                 return -EINVAL;
2863         }
2864
2865         ret = read_properties_unlocked(dev_priv,
2866                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
2867                                        param->num_properties,
2868                                        &props);
2869         if (ret)
2870                 return ret;
2871
2872         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2873         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(dev_priv, param, &props, file);
2874         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2875
2876         return ret;
2877 }
2878
2879 /**
2880  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
2881  * @dev_priv: i915 device instance
2882  *
2883  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
2884  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
2885  * used to open an i915-perf stream.
2886  */
2887 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *dev_priv)
2888 {
2889         int ret;
2890
2891         if (!dev_priv->perf.initialized)
2892                 return;
2893
2894         /* To be sure we're synchronized with an attempted
2895          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
2896          * being exposed to userspace.
2897          */
2898         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2899
2900         dev_priv->perf.metrics_kobj =
2901                 kobject_create_and_add("metrics",
2902                                        &dev_priv->drm.primary->kdev->kobj);
2903         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2904                 goto exit;
2905
2906         sysfs_attr_init(&dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric_id.attr);
2907
2908         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
2909                 i915_perf_load_test_config_hsw(dev_priv);
2910         } else if (IS_BROADWELL(dev_priv)) {
2911                 i915_perf_load_test_config_bdw(dev_priv);
2912         } else if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
2913                 i915_perf_load_test_config_chv(dev_priv);
2914         } else if (IS_SKYLAKE(dev_priv)) {
2915                 if (IS_SKL_GT2(dev_priv))
2916                         i915_perf_load_test_config_sklgt2(dev_priv);
2917                 else if (IS_SKL_GT3(dev_priv))
2918                         i915_perf_load_test_config_sklgt3(dev_priv);
2919                 else if (IS_SKL_GT4(dev_priv))
2920                         i915_perf_load_test_config_sklgt4(dev_priv);
2921         } else if (IS_BROXTON(dev_priv)) {
2922                 i915_perf_load_test_config_bxt(dev_priv);
2923         } else if (IS_KABYLAKE(dev_priv)) {
2924                 if (IS_KBL_GT2(dev_priv))
2925                         i915_perf_load_test_config_kblgt2(dev_priv);
2926                 else if (IS_KBL_GT3(dev_priv))
2927                         i915_perf_load_test_config_kblgt3(dev_priv);
2928         } else if (IS_GEMINILAKE(dev_priv)) {
2929                 i915_perf_load_test_config_glk(dev_priv);
2930         }
2931
2932         if (dev_priv->perf.oa.test_config.id == 0)
2933                 goto sysfs_error;
2934
2935         ret = sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2936                                  &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2937         if (ret)
2938                 goto sysfs_error;
2939
2940         atomic_set(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count, 1);
2941
2942         goto exit;
2943
2944 sysfs_error:
2945         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2946         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2947
2948 exit:
2949         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2950 }
2951
2952 /**
2953  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
2954  * @dev_priv: i915 device instance
2955  *
2956  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
2957  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
2958  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
2959  * remaining state in i915_perf_fini().
2960  */
2961 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *dev_priv)
2962 {
2963         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2964                 return;
2965
2966         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2967                            &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2968
2969         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2970         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2971 }
2972
2973 static bool gen8_is_valid_flex_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2974 {
2975         static const i915_reg_t flex_eu_regs[] = {
2976                 EU_PERF_CNTL0,
2977                 EU_PERF_CNTL1,
2978                 EU_PERF_CNTL2,
2979                 EU_PERF_CNTL3,
2980                 EU_PERF_CNTL4,
2981                 EU_PERF_CNTL5,
2982                 EU_PERF_CNTL6,
2983         };
2984         int i;
2985
2986         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_eu_regs); i++) {
2987                 if (flex_eu_regs[i].reg == addr)
2988                         return true;
2989         }
2990         return false;
2991 }
2992
2993 static bool gen7_is_valid_b_counter_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2994 {
2995         return (addr >= OASTARTTRIG1.reg && addr <= OASTARTTRIG8.reg) ||
2996                 (addr >= OAREPORTTRIG1.reg && addr <= OAREPORTTRIG8.reg) ||
2997                 (addr >= OACEC0_0.reg && addr <= OACEC7_1.reg);
2998 }
2999
3000 static bool gen7_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3001 {
3002         return addr == HALF_SLICE_CHICKEN2.reg ||
3003                 (addr >= MICRO_BP0_0.reg && addr <= NOA_WRITE.reg) ||
3004                 (addr >= OA_PERFCNT1_LO.reg && addr <= OA_PERFCNT2_HI.reg) ||
3005                 (addr >= OA_PERFMATRIX_LO.reg && addr <= OA_PERFMATRIX_HI.reg);
3006 }
3007
3008 static bool gen8_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3009 {
3010         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3011                 addr == WAIT_FOR_RC6_EXIT.reg ||
3012                 (addr >= RPM_CONFIG0.reg && addr <= NOA_CONFIG(8).reg);
3013 }
3014
3015 static bool hsw_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3016 {
3017         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3018                 (addr >= 0x25100 && addr <= 0x2FF90) ||
3019                 addr == 0x9ec0;
3020 }
3021
3022 static bool chv_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3023 {
3024         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3025                 (addr >= 0x182300 && addr <= 0x1823A4);
3026 }
3027
3028 static uint32_t mask_reg_value(u32 reg, u32 val)
3029 {
3030         /* HALF_SLICE_CHICKEN2 is programmed with a the
3031          * WaDisableSTUnitPowerOptimization workaround. Make sure the value
3032          * programmed by userspace doesn't change this.
3033          */
3034         if (HALF_SLICE_CHICKEN2.reg == reg)
3035                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(GEN8_ST_PO_DISABLE);
3036
3037         /* WAIT_FOR_RC6_EXIT has only one bit fullfilling the function
3038          * indicated by its name and a bunch of selection fields used by OA
3039          * configs.
3040          */
3041         if (WAIT_FOR_RC6_EXIT.reg == reg)
3042                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(HSW_WAIT_FOR_RC6_EXIT_ENABLE);
3043
3044         return val;
3045 }
3046
3047 static struct i915_oa_reg *alloc_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
3048                                          bool (*is_valid)(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr),
3049                                          u32 __user *regs,
3050                                          u32 n_regs)
3051 {
3052         struct i915_oa_reg *oa_regs;
3053         int err;
3054         u32 i;
3055
3056         if (!n_regs)
3057                 return NULL;
3058
3059         if (!access_ok(VERIFY_READ, regs, n_regs * sizeof(u32) * 2))
3060                 return ERR_PTR(-EFAULT);
3061
3062         /* No is_valid function means we're not allowing any register to be programmed. */
3063         GEM_BUG_ON(!is_valid);
3064         if (!is_valid)
3065                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3066
3067         oa_regs = kmalloc_array(n_regs, sizeof(*oa_regs), GFP_KERNEL);
3068         if (!oa_regs)
3069                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3070
3071         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
3072                 u32 addr, value;
3073
3074                 err = get_user(addr, regs);
3075                 if (err)
3076                         goto addr_err;
3077
3078                 if (!is_valid(dev_priv, addr)) {
3079                         DRM_DEBUG("Invalid oa_reg address: %X\n", addr);
3080                         err = -EINVAL;
3081                         goto addr_err;
3082                 }
3083
3084                 err = get_user(value, regs + 1);
3085                 if (err)
3086                         goto addr_err;
3087
3088                 oa_regs[i].addr = _MMIO(addr);
3089                 oa_regs[i].value = mask_reg_value(addr, value);
3090
3091                 regs += 2;
3092         }
3093
3094         return oa_regs;
3095
3096 addr_err:
3097         kfree(oa_regs);
3098         return ERR_PTR(err);
3099 }
3100
3101 static ssize_t show_dynamic_id(struct device *dev,
3102                                struct device_attribute *attr,
3103                                char *buf)
3104 {
3105         struct i915_oa_config *oa_config =
3106                 container_of(attr, typeof(*oa_config), sysfs_metric_id);
3107
3108         return sprintf(buf, "%d\n", oa_config->id);
3109 }
3110
3111 static int create_dynamic_oa_sysfs_entry(struct drm_i915_private *dev_priv,
3112                                          struct i915_oa_config *oa_config)
3113 {
3114         sysfs_attr_init(&oa_config->sysfs_metric_id.attr);
3115         oa_config->sysfs_metric_id.attr.name = "id";
3116         oa_config->sysfs_metric_id.attr.mode = S_IRUGO;
3117         oa_config->sysfs_metric_id.show = show_dynamic_id;
3118         oa_config->sysfs_metric_id.store = NULL;
3119
3120         oa_config->attrs[0] = &oa_config->sysfs_metric_id.attr;
3121         oa_config->attrs[1] = NULL;
3122
3123         oa_config->sysfs_metric.name = oa_config->uuid;
3124         oa_config->sysfs_metric.attrs = oa_config->attrs;
3125
3126         return sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3127                                   &oa_config->sysfs_metric);
3128 }
3129
3130 /**
3131  * i915_perf_add_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to add a new OA config
3132  * @dev: drm device
3133  * @data: ioctl data (pointer to struct drm_i915_perf_oa_config) copied from
3134  *        userspace (unvalidated)
3135  * @file: drm file
3136  *
3137  * Validates the submitted OA register to be saved into a new OA config that
3138  * can then be used for programming the OA unit and its NOA network.
3139  *
3140  * Returns: A new allocated config number to be used with the perf open ioctl
3141  * or a negative error code on failure.
3142  */
3143 int i915_perf_add_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3144                                struct drm_file *file)
3145 {
3146         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3147         struct drm_i915_perf_oa_config *args = data;
3148         struct i915_oa_config *oa_config, *tmp;
3149         int err, id;
3150
3151         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3152                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3153                 return -ENOTSUPP;
3154         }
3155
3156         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
3157                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
3158                 return -EINVAL;
3159         }
3160
3161         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3162                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to add i915 OA config\n");
3163                 return -EACCES;
3164         }
3165
3166         if ((!args->mux_regs_ptr || !args->n_mux_regs) &&
3167             (!args->boolean_regs_ptr || !args->n_boolean_regs) &&
3168             (!args->flex_regs_ptr || !args->n_flex_regs)) {
3169                 DRM_DEBUG("No OA registers given\n");
3170                 return -EINVAL;
3171         }
3172
3173         oa_config = kzalloc(sizeof(*oa_config), GFP_KERNEL);
3174         if (!oa_config) {
3175                 DRM_DEBUG("Failed to allocate memory for the OA config\n");
3176                 return -ENOMEM;
3177         }
3178
3179         atomic_set(&oa_config->ref_count, 1);
3180
3181         if (!uuid_is_valid(args->uuid)) {
3182                 DRM_DEBUG("Invalid uuid format for OA config\n");
3183                 err = -EINVAL;
3184                 goto reg_err;
3185         }
3186
3187         /* Last character in oa_config->uuid will be 0 because oa_config is
3188          * kzalloc.
3189          */
3190         memcpy(oa_config->uuid, args->uuid, sizeof(args->uuid));
3191
3192         oa_config->mux_regs_len = args->n_mux_regs;
3193         oa_config->mux_regs =
3194                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3195                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg,
3196                               u64_to_user_ptr(args->mux_regs_ptr),
3197                               args->n_mux_regs);
3198
3199         if (IS_ERR(oa_config->mux_regs)) {
3200                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for mux_regs\n");
3201                 err = PTR_ERR(oa_config->mux_regs);
3202                 goto reg_err;
3203         }
3204
3205         oa_config->b_counter_regs_len = args->n_boolean_regs;
3206         oa_config->b_counter_regs =
3207                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3208                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg,
3209                               u64_to_user_ptr(args->boolean_regs_ptr),
3210                               args->n_boolean_regs);
3211
3212         if (IS_ERR(oa_config->b_counter_regs)) {
3213                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for b_counter_regs\n");
3214                 err = PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs);
3215                 goto reg_err;
3216         }
3217
3218         if (INTEL_GEN(dev_priv) < 8) {
3219                 if (args->n_flex_regs != 0) {
3220                         err = -EINVAL;
3221                         goto reg_err;
3222                 }
3223         } else {
3224                 oa_config->flex_regs_len = args->n_flex_regs;
3225                 oa_config->flex_regs =
3226                         alloc_oa_regs(dev_priv,
3227                                       dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg,
3228                                       u64_to_user_ptr(args->flex_regs_ptr),
3229                                       args->n_flex_regs);
3230
3231                 if (IS_ERR(oa_config->flex_regs)) {
3232                         DRM_DEBUG("Failed to create OA config for flex_regs\n");
3233                         err = PTR_ERR(oa_config->flex_regs);
3234                         goto reg_err;
3235                 }
3236         }
3237
3238         err = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3239         if (err)
3240                 goto reg_err;
3241
3242         /* We shouldn't have too many configs, so this iteration shouldn't be
3243          * too costly.
3244          */
3245         idr_for_each_entry(&dev_priv->perf.metrics_idr, tmp, id) {
3246                 if (!strcmp(tmp->uuid, oa_config->uuid)) {
3247                         DRM_DEBUG("OA config already exists with this uuid\n");
3248                         err = -EADDRINUSE;
3249                         goto sysfs_err;
3250                 }
3251         }
3252
3253         err = create_dynamic_oa_sysfs_entry(dev_priv, oa_config);
3254         if (err) {
3255                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3256                 goto sysfs_err;
3257         }
3258
3259         /* Config id 0 is invalid, id 1 for kernel stored test config. */
3260         oa_config->id = idr_alloc(&dev_priv->perf.metrics_idr,
3261                                   oa_config, 2,
3262                                   0, GFP_KERNEL);
3263         if (oa_config->id < 0) {
3264                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3265                 err = oa_config->id;
3266                 goto sysfs_err;
3267         }
3268
3269         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3270
3271         return oa_config->id;
3272
3273 sysfs_err:
3274         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3275 reg_err:
3276         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3277         DRM_DEBUG("Failed to add new OA config\n");
3278         return err;
3279 }
3280
3281 /**
3282  * i915_perf_remove_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to remove an OA config
3283  * @dev: drm device
3284  * @data: ioctl data (pointer to u64 integer) copied from userspace
3285  * @file: drm file
3286  *
3287  * Configs can be removed while being used, the will stop appearing in sysfs
3288  * and their content will be freed when the stream using the config is closed.
3289  *
3290  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
3291  */
3292 int i915_perf_remove_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3293                                   struct drm_file *file)
3294 {
3295         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3296         u64 *arg = data;
3297         struct i915_oa_config *oa_config;
3298         int ret;
3299
3300         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3301                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3302                 return -ENOTSUPP;
3303         }
3304
3305         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3306                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to remove i915 OA config\n");
3307                 return -EACCES;
3308         }
3309
3310         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3311         if (ret)
3312                 goto lock_err;
3313
3314         oa_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3315         if (!oa_config) {
3316                 DRM_DEBUG("Failed to remove unknown OA config\n");
3317                 ret = -ENOENT;
3318                 goto config_err;
3319         }
3320
3321         GEM_BUG_ON(*arg != oa_config->id);
3322
3323         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3324                            &oa_config->sysfs_metric);
3325
3326         idr_remove(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3327         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3328
3329 config_err:
3330         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3331 lock_err:
3332         return ret;
3333 }
3334
3335 static struct ctl_table oa_table[] = {
3336         {
3337          .procname = "perf_stream_paranoid",
3338          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
3339          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
3340          .mode = 0644,
3341          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3342          .extra1 = &zero,
3343          .extra2 = &one,
3344          },
3345         {
3346          .procname = "oa_max_sample_rate",
3347          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
3348          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
3349          .mode = 0644,
3350          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3351          .extra1 = &zero,
3352          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
3353          },
3354         {}
3355 };
3356
3357 static struct ctl_table i915_root[] = {
3358         {
3359          .procname = "i915",
3360          .maxlen = 0,
3361          .mode = 0555,
3362          .child = oa_table,
3363          },
3364         {}
3365 };
3366
3367 static struct ctl_table dev_root[] = {
3368         {
3369          .procname = "dev",
3370          .maxlen = 0,
3371          .mode = 0555,
3372          .child = i915_root,
3373          },
3374         {}
3375 };
3376
3377 /**
3378  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module load
3379  * @dev_priv: i915 device instance
3380  *
3381  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
3382  *
3383  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
3384  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
3385  */
3386 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
3387 {
3388         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 0;
3389
3390         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
3391                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3392                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3393                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3394                         hsw_is_valid_mux_addr;
3395                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg = NULL;
3396                 dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer = gen7_init_oa_buffer;
3397                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
3398                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
3399                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
3400                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
3401                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen7_oa_read;
3402                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read =
3403                         gen7_oa_hw_tail_read;
3404
3405                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12500000;
3406
3407                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = hsw_oa_formats;
3408         } else if (i915.enable_execlists) {
3409                 /* Note: that although we could theoretically also support the
3410                  * legacy ringbuffer mode on BDW (and earlier iterations of
3411                  * this driver, before upstreaming did this) it didn't seem
3412                  * worth the complexity to maintain now that BDW+ enable
3413                  * execlist mode by default.
3414                  */
3415                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3416                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3417                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3418                         gen8_is_valid_mux_addr;
3419                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3420                         gen8_is_valid_flex_addr;
3421
3422                 dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer = gen8_init_oa_buffer;
3423                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3424                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen8_disable_metric_set;
3425                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
3426                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
3427                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen8_oa_read;
3428                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
3429
3430                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = gen8_plus_oa_formats;
3431
3432                 if (IS_GEN8(dev_priv)) {
3433                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x120;
3434                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x2ce;
3435
3436                         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12500000;
3437
3438                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<25);
3439                         if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
3440                                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3441                                         chv_is_valid_mux_addr;
3442                         }
3443                 } else if (IS_GEN9(dev_priv)) {
3444                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3445                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3446
3447                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3448
3449                         switch (dev_priv->info.platform) {
3450                         case INTEL_BROXTON:
3451                         case INTEL_GEMINILAKE:
3452                                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 19200000;
3453                                 break;
3454                         case INTEL_SKYLAKE:
3455                         case INTEL_KABYLAKE:
3456                                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12000000;
3457                                 break;
3458                         default:
3459                                 /* Leave timestamp_frequency to 0 so we can
3460                                  * detect unsupported platforms.
3461                                  */
3462                                 break;
3463                         }
3464                 }
3465         }
3466
3467         if (dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency) {
3468                 hrtimer_init(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
3469                                 CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3470                 dev_priv->perf.oa.poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
3471                 init_waitqueue_head(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
3472
3473                 INIT_LIST_HEAD(&dev_priv->perf.streams);
3474                 mutex_init(&dev_priv->perf.lock);
3475                 spin_lock_init(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock);
3476
3477                 oa_sample_rate_hard_limit =
3478                         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency / 2;
3479                 dev_priv->perf.sysctl_header = register_sysctl_table(dev_root);
3480
3481                 mutex_init(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3482                 idr_init(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3483
3484                 dev_priv->perf.initialized = true;
3485         }
3486 }
3487
3488 static int destroy_config(int id, void *p, void *data)
3489 {
3490         struct drm_i915_private *dev_priv = data;
3491         struct i915_oa_config *oa_config = p;
3492
3493         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3494
3495         return 0;
3496 }
3497
3498 /**
3499  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
3500  * @dev_priv: i915 device instance
3501  */
3502 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
3503 {
3504         if (!dev_priv->perf.initialized)
3505                 return;
3506
3507         idr_for_each(&dev_priv->perf.metrics_idr, destroy_config, dev_priv);
3508         idr_destroy(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3509
3510         unregister_sysctl_table(dev_priv->perf.sysctl_header);
3511
3512         memset(&dev_priv->perf.oa.ops, 0, sizeof(dev_priv->perf.oa.ops));
3513
3514         dev_priv->perf.initialized = false;
3515 }