drivers/gpu/drm/radeon/radeon_gart.c

   1 /*
   2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
   4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
  10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  23  *
  24  * Authors: Dave Airlie
  25  *          Alex Deucher
  26  *          Jerome Glisse
  27  */
  28 #include <drm/drmP.h>
  29 #include <drm/radeon_drm.h>
  30 #include "radeon.h"
  31 #include "radeon_reg.h"
  32
  33 /*
  34  * GART
  35  * The GART (Graphics Aperture Remapping Table) is an aperture
  36  * in the GPU's address space.  System pages can be mapped into
  37  * the aperture and look like contiguous pages from the GPU's
  38  * perspective.  A page table maps the pages in the aperture
  39  * to the actual backing pages in system memory.
  40  *
  41  * Radeon GPUs support both an internal GART, as described above,
  42  * and AGP.  AGP works similarly, but the GART table is configured
  43  * and maintained by the northbridge rather than the driver.
  44  * Radeon hw has a separate AGP aperture that is programmed to
  45  * point to the AGP aperture provided by the northbridge and the
  46  * requests are passed through to the northbridge aperture.
  47  * Both AGP and internal GART can be used at the same time, however
  48  * that is not currently supported by the driver.
  49  *
  50  * This file handles the common internal GART management.
  51  */
  52
  53 /*
  54  * Common GART table functions.
  55  */
  56 /**
  57  * radeon_gart_table_ram_alloc - allocate system ram for gart page table
  58  *
  59  * @rdev: radeon_device pointer
  60  *
  61  * Allocate system memory for GART page table
  62  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
  63  * gart table to be in system memory.
  64  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
  65  */
  66 int radeon_gart_table_ram_alloc(struct radeon_device *rdev)
  67 {
  68         void *ptr;
  69
  70         ptr = pci_alloc_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
  71                                    &rdev->gart.table_addr);
  72         if (ptr == NULL) {
  73                 return -ENOMEM;
  74         }
  75 #ifdef CONFIG_X86
  76         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
  77             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
  78                 set_memory_uc((unsigned long)ptr,
  79                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
  80         }
  81 #endif
  82         rdev->gart.ptr = ptr;
  83         memset((void *)rdev->gart.ptr, 0, rdev->gart.table_size);
  84         return 0;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * radeon_gart_table_ram_free - free system ram for gart page table
  89  *
  90  * @rdev: radeon_device pointer
  91  *
  92  * Free system memory for GART page table
  93  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
  94  * gart table to be in system memory.
  95  */
  96 void radeon_gart_table_ram_free(struct radeon_device *rdev)
  97 {
  98         if (rdev->gart.ptr == NULL) {
  99                 return;
 100         }
 101 #ifdef CONFIG_X86
 102         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
 103             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
 104                 set_memory_wb((unsigned long)rdev->gart.ptr,
 105                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
 106         }
 107 #endif
 108         pci_free_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
 109                             (void *)rdev->gart.ptr,
 110                             rdev->gart.table_addr);
 111         rdev->gart.ptr = NULL;
 112         rdev->gart.table_addr = 0;
 113 }
 114
 115 /**
 116  * radeon_gart_table_vram_alloc - allocate vram for gart page table
 117  *
 118  * @rdev: radeon_device pointer
 119  *
 120  * Allocate video memory for GART page table
 121  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
 122  * gart table to be in video memory.
 123  * Returns 0 for success, error for failure.
 124  */
 125 int radeon_gart_table_vram_alloc(struct radeon_device *rdev)
 126 {
 127         int r;
 128
 129         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 130                 r = radeon_bo_create(rdev, rdev->gart.table_size,
 131                                      PAGE_SIZE, true, RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM,
 132                                      NULL, &rdev->gart.robj);
 133                 if (r) {
 134                         return r;
 135                 }
 136         }
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * radeon_gart_table_vram_pin - pin gart page table in vram
 142  *
 143  * @rdev: radeon_device pointer
 144  *
 145  * Pin the GART page table in vram so it will not be moved
 146  * by the memory manager (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
 147  * gart table to be in video memory.
 148  * Returns 0 for success, error for failure.
 149  */
 150 int radeon_gart_table_vram_pin(struct radeon_device *rdev)
 151 {
 152         uint64_t gpu_addr;
 153         int r;
 154
 155         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
 156         if (unlikely(r != 0))
 157                 return r;
 158         r = radeon_bo_pin(rdev->gart.robj,
 159                                 RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, &gpu_addr);
 160         if (r) {
 161                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 162                 return r;
 163         }
 164         r = radeon_bo_kmap(rdev->gart.robj, &rdev->gart.ptr);
 165         if (r)
 166                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
 167         radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 168         rdev->gart.table_addr = gpu_addr;
 169         return r;
 170 }
 171
 172 /**
 173  * radeon_gart_table_vram_unpin - unpin gart page table in vram
 174  *
 175  * @rdev: radeon_device pointer
 176  *
 177  * Unpin the GART page table in vram (pcie r4xx, r5xx+).
 178  * These asics require the gart table to be in video memory.
 179  */
 180 void radeon_gart_table_vram_unpin(struct radeon_device *rdev)
 181 {
 182         int r;
 183
 184         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 185                 return;
 186         }
 187         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
 188         if (likely(r == 0)) {
 189                 radeon_bo_kunmap(rdev->gart.robj);
 190                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
 191                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 192                 rdev->gart.ptr = NULL;
 193         }
 194 }
 195
 196 /**
 197  * radeon_gart_table_vram_free - free gart page table vram
 198  *
 199  * @rdev: radeon_device pointer
 200  *
 201  * Free the video memory used for the GART page table
 202  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the gart table to
 203  * be in video memory.
 204  */
 205 void radeon_gart_table_vram_free(struct radeon_device *rdev)
 206 {
 207         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 208                 return;
 209         }
 210         radeon_gart_table_vram_unpin(rdev);
 211         radeon_bo_unref(&rdev->gart.robj);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Common gart functions.
 216  */
 217 /**
 218  * radeon_gart_unbind - unbind pages from the gart page table
 219  *
 220  * @rdev: radeon_device pointer
 221  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
 222  * @pages: number of pages to unbind
 223  *
 224  * Unbinds the requested pages from the gart page table and
 225  * replaces them with the dummy page (all asics).
 226  */
 227 void radeon_gart_unbind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
 228                         int pages)
 229 {
 230         unsigned t;
 231         unsigned p;
 232         int i, j;
 233         u64 page_base;
 234
 235         if (!rdev->gart.ready) {
 236                 WARN(1, "trying to unbind memory from uninitialized GART !\n");
 237                 return;
 238         }
 239         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 240         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
 241         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
 242                 if (rdev->gart.pages[p]) {
 243                         rdev->gart.pages[p] = NULL;
 244                         rdev->gart.pages_addr[p] = rdev->dummy_page.addr;
 245                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
 246                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 247                                 if (rdev->gart.ptr) {
 248                                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 249                                 }
 250                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 251                         }
 252                 }
 253         }
 254         mb();
 255         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 256 }
 257
 258 /**
 259  * radeon_gart_bind - bind pages into the gart page table
 260  *
 261  * @rdev: radeon_device pointer
 262  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
 263  * @pages: number of pages to bind
 264  * @pagelist: pages to bind
 265  * @dma_addr: DMA addresses of pages
 266  *
 267  * Binds the requested pages to the gart page table
 268  * (all asics).
 269  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
 270  */
 271 int radeon_gart_bind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
 272                      int pages, struct page **pagelist, dma_addr_t *dma_addr)
 273 {
 274         unsigned t;
 275         unsigned p;
 276         uint64_t page_base;
 277         int i, j;
 278
 279         if (!rdev->gart.ready) {
 280                 WARN(1, "trying to bind memory to uninitialized GART !\n");
 281                 return -EINVAL;
 282         }
 283         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 284         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
 285
 286         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
 287                 rdev->gart.pages_addr[p] = dma_addr[i];
 288                 rdev->gart.pages[p] = pagelist[i];
 289                 if (rdev->gart.ptr) {
 290                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
 291                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 292                                 radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 293                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 294                         }
 295                 }
 296         }
 297         mb();
 298         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 /**
 303  * radeon_gart_restore - bind all pages in the gart page table
 304  *
 305  * @rdev: radeon_device pointer
 306  *
 307  * Binds all pages in the gart page table (all asics).
 308  * Used to rebuild the gart table on device startup or resume.
 309  */
 310 void radeon_gart_restore(struct radeon_device *rdev)
 311 {
 312         int i, j, t;
 313         u64 page_base;
 314
 315         if (!rdev->gart.ptr) {
 316                 return;
 317         }
 318         for (i = 0, t = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
 319                 page_base = rdev->gart.pages_addr[i];
 320                 for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 321                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 322                         page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 323                 }
 324         }
 325         mb();
 326         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 327 }
 328
 329 /**
 330  * radeon_gart_init - init the driver info for managing the gart
 331  *
 332  * @rdev: radeon_device pointer
 333  *
 334  * Allocate the dummy page and init the gart driver info (all asics).
 335  * Returns 0 for success, error for failure.
 336  */
 337 int radeon_gart_init(struct radeon_device *rdev)
 338 {
 339         int r, i;
 340
 341         if (rdev->gart.pages) {
 342                 return 0;
 343         }
 344         /* We need PAGE_SIZE >= RADEON_GPU_PAGE_SIZE */
 345         if (PAGE_SIZE < RADEON_GPU_PAGE_SIZE) {
 346                 DRM_ERROR("Page size is smaller than GPU page size!\n");
 347                 return -EINVAL;
 348         }
 349         r = radeon_dummy_page_init(rdev);
 350         if (r)
 351                 return r;
 352         /* Compute table size */
 353         rdev->gart.num_cpu_pages = rdev->mc.gtt_size / PAGE_SIZE;
 354         rdev->gart.num_gpu_pages = rdev->mc.gtt_size / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 355         DRM_INFO("GART: num cpu pages %u, num gpu pages %u\n",
 356                  rdev->gart.num_cpu_pages, rdev->gart.num_gpu_pages);
 357         /* Allocate pages table */
 358         rdev->gart.pages = kzalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages,
 359                                    GFP_KERNEL);
 360         if (rdev->gart.pages == NULL) {
 361                 radeon_gart_fini(rdev);
 362                 return -ENOMEM;
 363         }
 364         rdev->gart.pages_addr = kzalloc(sizeof(dma_addr_t) *
 365                                         rdev->gart.num_cpu_pages, GFP_KERNEL);
 366         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
 367                 radeon_gart_fini(rdev);
 368                 return -ENOMEM;
 369         }
 370         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
 371         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
 372                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
 373         }
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 /**
 378  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
 379  *
 380  * @rdev: radeon_device pointer
 381  *
 382  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
 383  */
 384 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
 385 {
 386         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
 387                 /* unbind pages */
 388                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
 389         }
 390         rdev->gart.ready = false;
 391         kfree(rdev->gart.pages);
 392         kfree(rdev->gart.pages_addr);
 393         rdev->gart.pages = NULL;
 394         rdev->gart.pages_addr = NULL;
 395
 396         radeon_dummy_page_fini(rdev);
 397 }
 398
 399 /*
 400  * GPUVM
 401  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
 402  * rather than there being a single global gart table
 403  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
 404  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
 405  * vram pages and system memory pages and system memory pages
 406  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
 407  * (uncached system pages).
 408  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
 409  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
 410  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
 411  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
 412  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
 413  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
 414  * command buffers and a VMID is assigned.
 415  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
 416  * SI supports 16.
 417  */
 418
 419 /*
 420  * vm helpers
 421  *
 422  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
 423  */
 424
 425 /**
 426  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
 427  *
 428  * @rdev: radeon_device pointer
 429  *
 430  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
 431  */
 432 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
 433 {
 434         return (rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 8;
 435 }
 436
 437 /**
 438  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
 439  *
 440  * @rdev: radeon_device pointer
 441  *
 442  * Init the vm manager (cayman+).
 443  * Returns 0 for success, error for failure.
 444  */
 445 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
 446 {
 447         struct radeon_vm *vm;
 448         struct radeon_bo_va *bo_va;
 449         int r;
 450         unsigned size;
 451
 452         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
 453                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
 454                 size = RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_directory_size(rdev));
 455                 size += RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(rdev->vm_manager.max_pfn * 8);
 456                 size *= 2;
 457                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 458                                               size,
 459                                               RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM);
 460                 if (r) {
 461                         dev_err(rdev->dev, "failed to allocate vm bo (%dKB)\n",
 462                                 (rdev->vm_manager.max_pfn * 8) >> 10);
 463                         return r;
 464                 }
 465
 466                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
 467                 if (r)
 468                         return r;
 469
 470                 rdev->vm_manager.enabled = true;
 471
 472                 r = radeon_sa_bo_manager_start(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 473                 if (r)
 474                         return r;
 475         }
 476
 477         /* restore page table */
 478         list_for_each_entry(vm, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
 479                 if (vm->sa_bo == NULL)
 480                         continue;
 481
 482                 list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
 483                         bo_va->valid = false;
 484                 }
 485         }
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 /**
 490  * radeon_vm_free_pt - free the page table for a specific vm
 491  *
 492  * @rdev: radeon_device pointer
 493  * @vm: vm to unbind
 494  *
 495  * Free the page table of a specific vm (cayman+).
 496  *
 497  * Global and local mutex must be lock!
 498  */
 499 static void radeon_vm_free_pt(struct radeon_device *rdev,
 500                                     struct radeon_vm *vm)
 501 {
 502         struct radeon_bo_va *bo_va;
 503
 504         if (!vm->sa_bo)
 505                 return;
 506
 507         list_del_init(&vm->list);
 508         radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->sa_bo, vm->fence);
 509
 510         list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
 511                 bo_va->valid = false;
 512         }
 513 }
 514
 515 /**
 516  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
 517  *
 518  * @rdev: radeon_device pointer
 519  *
 520  * Tear down the VM manager (cayman+).
 521  */
 522 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
 523 {
 524         struct radeon_vm *vm, *tmp;
 525         int i;
 526
 527         if (!rdev->vm_manager.enabled)
 528                 return;
 529
 530         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
 531         /* free all allocated page tables */
 532         list_for_each_entry_safe(vm, tmp, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
 533                 mutex_lock(&vm->mutex);
 534                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
 535                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 536         }
 537         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i) {
 538                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
 539         }
 540         radeon_asic_vm_fini(rdev);
 541         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
 542
 543         radeon_sa_bo_manager_suspend(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 544         radeon_sa_bo_manager_fini(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 545         rdev->vm_manager.enabled = false;
 546 }
 547
 548 /**
 549  * radeon_vm_alloc_pt - allocates a page table for a VM
 550  *
 551  * @rdev: radeon_device pointer
 552  * @vm: vm to bind
 553  *
 554  * Allocate a page table for the requested vm (cayman+).
 555  * Also starts to populate the page table.
 556  * Returns 0 for success, error for failure.
 557  *
 558  * Global and local mutex must be locked!
 559  */
 560 int radeon_vm_alloc_pt(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
 561 {
 562         struct radeon_vm *vm_evict;
 563         int r;
 564         u64 *pd_addr;
 565         int tables_size;
 566
 567         if (vm == NULL) {
 568                 return -EINVAL;
 569         }
 570
 571         /* allocate enough to cover the current VM size */
 572         tables_size = RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_directory_size(rdev));
 573         tables_size += RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(vm->last_pfn * 8);
 574
 575         if (vm->sa_bo != NULL) {
 576                 /* update lru */
 577                 list_del_init(&vm->list);
 578                 list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
 579                 return 0;
 580         }
 581
 582 retry:
 583         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager, &vm->sa_bo,
 584                              tables_size, RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
 585         if (r == -ENOMEM) {
 586                 if (list_empty(&rdev->vm_manager.lru_vm)) {
 587                         return r;
 588                 }
 589                 vm_evict = list_first_entry(&rdev->vm_manager.lru_vm, struct radeon_vm, list);
 590                 mutex_lock(&vm_evict->mutex);
 591                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm_evict);
 592                 mutex_unlock(&vm_evict->mutex);
 593                 goto retry;
 594
 595         } else if (r) {
 596                 return r;
 597         }
 598
 599         pd_addr = radeon_sa_bo_cpu_addr(vm->sa_bo);
 600         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->sa_bo);
 601         memset(pd_addr, 0, tables_size);
 602
 603         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
 604         return radeon_vm_bo_update_pte(rdev, vm, rdev->ring_tmp_bo.bo,
 605                                        &rdev->ring_tmp_bo.bo->tbo.mem);
 606 }
 607
 608 /**
 609  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
 610  *
 611  * @rdev: radeon_device pointer
 612  * @vm: vm to allocate id for
 613  * @ring: ring we want to submit job to
 614  *
 615  * Allocate an id for the vm (cayman+).
 616  * Returns the fence we need to sync to (if any).
 617  *
 618  * Global and local mutex must be locked!
 619  */
 620 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
 621                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
 622 {
 623         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
 624         unsigned choices[2] = {};
 625         unsigned i;
 626
 627         /* check if the id is still valid */
 628         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
 629                 return NULL;
 630
 631         /* we definately need to flush */
 632         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 633
 634         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
 635         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
 636                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
 637
 638                 if (fence == NULL) {
 639                         /* found a free one */
 640                         vm->id = i;
 641                         return NULL;
 642                 }
 643
 644                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
 645                         best[fence->ring] = fence;
 646                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
 647                 }
 648         }
 649
 650         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 651                 if (choices[i]) {
 652                         vm->id = choices[i];
 653                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
 654                 }
 655         }
 656
 657         /* should never happen */
 658         BUG();
 659         return NULL;
 660 }
 661
 662 /**
 663  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
 664  *
 665  * @rdev: radeon_device pointer
 666  * @vm: vm we want to fence
 667  * @fence: fence to remember
 668  *
 669  * Fence the vm (cayman+).
 670  * Set the fence used to protect page table and id.
 671  *
 672  * Global and local mutex must be locked!
 673  */
 674 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
 675                      struct radeon_vm *vm,
 676                      struct radeon_fence *fence)
 677 {
 678         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
 679         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
 680
 681         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 682         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
 683 }
 684
 685 /**
 686  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
 687  *
 688  * @vm: requested vm
 689  * @bo: requested buffer object
 690  *
 691  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
 692  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
 693  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
 694  *
 695  * Object has to be reserved!
 696  */
 697 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
 698                                        struct radeon_bo *bo)
 699 {
 700         struct radeon_bo_va *bo_va;
 701
 702         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 703                 if (bo_va->vm == vm) {
 704                         return bo_va;
 705                 }
 706         }
 707         return NULL;
 708 }
 709
 710 /**
 711  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
 712  *
 713  * @rdev: radeon_device pointer
 714  * @vm: requested vm
 715  * @bo: radeon buffer object
 716  *
 717  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
 718  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
 719  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
 720  *
 721  * Object has to be reserved!
 722  */
 723 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
 724                                       struct radeon_vm *vm,
 725                                       struct radeon_bo *bo)
 726 {
 727         struct radeon_bo_va *bo_va;
 728
 729         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 730         if (bo_va == NULL) {
 731                 return NULL;
 732         }
 733         bo_va->vm = vm;
 734         bo_va->bo = bo;
 735         bo_va->soffset = 0;
 736         bo_va->eoffset = 0;
 737         bo_va->flags = 0;
 738         bo_va->valid = false;
 739         bo_va->ref_count = 1;
 740         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
 741         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
 742
 743         mutex_lock(&vm->mutex);
 744         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
 745         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
 746         mutex_unlock(&vm->mutex);
 747
 748         return bo_va;
 749 }
 750
 751 /**
 752  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
 753  *
 754  * @rdev: radeon_device pointer
 755  * @bo_va: bo_va to store the address
 756  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
 757  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
 758  *
 759  * Set offset of @bo_va (cayman+).
 760  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
 761  * Returns 0 for success, error for failure.
 762  *
 763  * Object has to be reserved!
 764  */
 765 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
 766                           struct radeon_bo_va *bo_va,
 767                           uint64_t soffset,
 768                           uint32_t flags)
 769 {
 770         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
 771         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
 772         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 773         struct radeon_bo_va *tmp;
 774         struct list_head *head;
 775         unsigned last_pfn;
 776
 777         if (soffset) {
 778                 /* make sure object fit at this offset */
 779                 eoffset = soffset + size;
 780                 if (soffset >= eoffset) {
 781                         return -EINVAL;
 782                 }
 783
 784                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 785                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
 786                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
 787                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
 788                         return -EINVAL;
 789                 }
 790
 791         } else {
 792                 eoffset = last_pfn = 0;
 793         }
 794
 795         mutex_lock(&vm->mutex);
 796         if (last_pfn > vm->last_pfn) {
 797                 /* release mutex and lock in right order */
 798                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 799                 mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
 800                 mutex_lock(&vm->mutex);
 801                 /* and check again */
 802                 if (last_pfn > vm->last_pfn) {
 803                         /* grow va space 32M by 32M */
 804                         unsigned align = ((32 << 20) >> 12) - 1;
 805                         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
 806                         vm->last_pfn = (last_pfn + align) & ~align;
 807                 }
 808                 mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
 809         }
 810         head = &vm->va;
 811         last_offset = 0;
 812         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
 813                 if (bo_va == tmp) {
 814                         /* skip over currently modified bo */
 815                         continue;
 816                 }
 817
 818                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
 819                         /* bo can be added before this one */
 820                         break;
 821                 }
 822                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
 823                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
 824                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
 825                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
 826                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
 827                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 828                         return -EINVAL;
 829                 }
 830                 last_offset = tmp->eoffset;
 831                 head = &tmp->vm_list;
 832         }
 833
 834         bo_va->soffset = soffset;
 835         bo_va->eoffset = eoffset;
 836         bo_va->flags = flags;
 837         bo_va->valid = false;
 838         list_move(&bo_va->vm_list, head);
 839
 840         mutex_unlock(&vm->mutex);
 841         return 0;
 842 }
 843
 844 /**
 845  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
 846  *
 847  * @rdev: radeon_device pointer
 848  * @addr: the unmapped addr
 849  *
 850  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
 851  * to (cayman+).
 852  * Returns the physical address of the page.
 853  */
 854 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
 855 {
 856         uint64_t result;
 857
 858         /* page table offset */
 859         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
 860
 861         /* in case cpu page size != gpu page size*/
 862         result |= addr & (~PAGE_MASK);
 863
 864         return result;
 865 }
 866
 867 /**
 868  * radeon_vm_bo_update_pte - map a bo into the vm page table
 869  *
 870  * @rdev: radeon_device pointer
 871  * @vm: requested vm
 872  * @bo: radeon buffer object
 873  * @mem: ttm mem
 874  *
 875  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
 876  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
 877  *
 878  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
 879  */
 880 int radeon_vm_bo_update_pte(struct radeon_device *rdev,
 881                             struct radeon_vm *vm,
 882                             struct radeon_bo *bo,
 883                             struct ttm_mem_reg *mem)
 884 {
 885         unsigned ridx = rdev->asic->vm.pt_ring_index;
 886         struct radeon_ring *ring = &rdev->ring[ridx];
 887         struct radeon_semaphore *sem = NULL;
 888         struct radeon_bo_va *bo_va;
 889         unsigned nptes, npdes, ndw;
 890         uint64_t pe, addr;
 891         uint64_t pfn;
 892         int r;
 893
 894         /* nothing to do if vm isn't bound */
 895         if (vm->sa_bo == NULL)
 896                 return 0;
 897
 898         bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, bo);
 899         if (bo_va == NULL) {
 900                 dev_err(rdev->dev, "bo %p not in vm %p\n", bo, vm);
 901                 return -EINVAL;
 902         }
 903
 904         if (!bo_va->soffset) {
 905                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
 906                         bo, vm);
 907                 return -EINVAL;
 908         }
 909
 910         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
 911                 return 0;
 912
 913         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
 914         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 915         if (mem) {
 916                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
 917                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
 918                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
 919                         bo_va->valid = true;
 920                 }
 921                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
 922                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 923                 } else {
 924                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
 925                 }
 926         } else {
 927                 addr = 0;
 928                 bo_va->valid = false;
 929         }
 930
 931         if (vm->fence && radeon_fence_signaled(vm->fence)) {
 932                 radeon_fence_unref(&vm->fence);
 933         }
 934
 935         if (vm->fence && vm->fence->ring != ridx) {
 936                 r = radeon_semaphore_create(rdev, &sem);
 937                 if (r) {
 938                         return r;
 939                 }
 940         }
 941
 942         /* estimate number of dw needed */
 943         /* reserve space for 32-bit padding */
 944         ndw = 32;
 945
 946         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
 947
 948         pfn = (bo_va->soffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
 949
 950         /* handle cases where a bo spans several pdes  */
 951         npdes = (ALIGN(pfn + nptes, RADEON_VM_PTE_COUNT) -
 952                  (pfn & ~(RADEON_VM_PTE_COUNT - 1))) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
 953
 954         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
 955         ndw += (nptes >> 11) * 3;
 956         /* reserve space for pte addresses */
 957         ndw += nptes * 2;
 958
 959         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
 960         ndw += (npdes >> 11) * 3;
 961         /* reserve space for pde addresses */
 962         ndw += npdes * 2;
 963
 964         r = radeon_ring_lock(rdev, ring, ndw);
 965         if (r) {
 966                 return r;
 967         }
 968
 969         if (sem && radeon_fence_need_sync(vm->fence, ridx)) {
 970                 radeon_semaphore_sync_rings(rdev, sem, vm->fence->ring, ridx);
 971                 radeon_fence_note_sync(vm->fence, ridx);
 972         }
 973
 974         /* update page table entries */
 975         pe = vm->pd_gpu_addr;
 976         pe += radeon_vm_directory_size(rdev);
 977         pe += (bo_va->soffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) * 8;
 978
 979         radeon_asic_vm_set_page(rdev, pe, addr, nptes,
 980                                 RADEON_GPU_PAGE_SIZE, bo_va->flags);
 981
 982         /* update page directory entries */
 983         addr = pe;
 984
 985         pe = vm->pd_gpu_addr;
 986         pe += ((bo_va->soffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 8;
 987
 988         radeon_asic_vm_set_page(rdev, pe, addr, npdes,
 989                                 RADEON_VM_PTE_COUNT * 8, RADEON_VM_PAGE_VALID);
 990
 991         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 992         r = radeon_fence_emit(rdev, &vm->fence, ridx);
 993         if (r) {
 994                 radeon_ring_unlock_undo(rdev, ring);
 995                 return r;
 996         }
 997         radeon_ring_unlock_commit(rdev, ring);
 998         radeon_semaphore_free(rdev, &sem, vm->fence);
 999         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 /**
1004  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1005  *
1006  * @rdev: radeon_device pointer
1007  * @bo_va: requested bo_va
1008  *
1009  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1010  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1011  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1012  * Returns 0 for success.
1013  *
1014  * Object have to be reserved!
1015  */
1016 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1017                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1018 {
1019         int r;
1020
1021         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1022         mutex_lock(&bo_va->vm->mutex);
1023         r = radeon_vm_bo_update_pte(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1024         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1025         list_del(&bo_va->vm_list);
1026         mutex_unlock(&bo_va->vm->mutex);
1027         list_del(&bo_va->bo_list);
1028
1029         kfree(bo_va);
1030         return r;
1031 }
1032
1033 /**
1034  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1035  *
1036  * @rdev: radeon_device pointer
1037  * @vm: requested vm
1038  * @bo: radeon buffer object
1039  *
1040  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1041  */
1042 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1043                              struct radeon_bo *bo)
1044 {
1045         struct radeon_bo_va *bo_va;
1046
1047         BUG_ON(!atomic_read(&bo->tbo.reserved));
1048         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1049                 bo_va->valid = false;
1050         }
1051 }
1052
1053 /**
1054  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1055  *
1056  * @rdev: radeon_device pointer
1057  * @vm: requested vm
1058  *
1059  * Init @vm (cayman+).
1060  * Map the IB pool and any other shared objects into the VM
1061  * by default as it's used by all VMs.
1062  * Returns 0 for success, error for failure.
1063  */
1064 int radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1065 {
1066         struct radeon_bo_va *bo_va;
1067         int r;
1068
1069         vm->id = 0;
1070         vm->fence = NULL;
1071         vm->last_pfn = 0;
1072         mutex_init(&vm->mutex);
1073         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1074         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1075
1076         /* map the ib pool buffer at 0 in virtual address space, set
1077          * read only
1078          */
1079         bo_va = radeon_vm_bo_add(rdev, vm, rdev->ring_tmp_bo.bo);
1080         r = radeon_vm_bo_set_addr(rdev, bo_va, RADEON_VA_IB_OFFSET,
1081                                   RADEON_VM_PAGE_READABLE |
1082                                   RADEON_VM_PAGE_SNOOPED);
1083         return r;
1084 }
1085
1086 /**
1087  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1088  *
1089  * @rdev: radeon_device pointer
1090  * @vm: requested vm
1091  *
1092  * Tear down @vm (cayman+).
1093  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1094  */
1095 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1096 {
1097         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1098         int r;
1099
1100         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1101         mutex_lock(&vm->mutex);
1102         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1103         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1104
1105         /* remove all bo at this point non are busy any more because unbind
1106          * waited for the last vm fence to signal
1107          */
1108         r = radeon_bo_reserve(rdev->ring_tmp_bo.bo, false);
1109         if (!r) {
1110                 bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, rdev->ring_tmp_bo.bo);
1111                 list_del_init(&bo_va->bo_list);
1112                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1113                 radeon_bo_unreserve(rdev->ring_tmp_bo.bo);
1114                 kfree(bo_va);
1115         }
1116         if (!list_empty(&vm->va)) {
1117                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1118         }
1119         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1120                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1121                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1122                 if (!r) {
1123                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1124                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1125                         kfree(bo_va);
1126                 }
1127         }
1128         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1129         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1130         mutex_unlock(&vm->mutex);
1131 }