sys/dev/drm2/ttm/ttm_memory.c

   1 /**************************************************************************
   2  *
   3  * Copyright (c) 2006-2009 VMware, Inc., Palo Alto, CA., USA
   4  * All Rights Reserved.
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the
   8  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
   9  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  10  * distribute, sub license, and/or sell copies of the Software, and to
  11  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  12  * the following conditions:
  13  *
  14  * The above copyright notice and this permission notice (including the
  15  * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
  16  * of the Software.
  17  *
  18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  21  * THE COPYRIGHT HOLDERS, AUTHORS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM,
  22  * DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR
  23  * OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE
  24  * USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  25  *
  26  * $FreeBSD: head/sys/dev/drm2/ttm/ttm_memory.c 248663 2013-03-23 20:46:47Z dumbbell $
  27  **************************************************************************/
  28
  29 #include <dev/drm2/drmP.h>
  30 #include <dev/drm2/ttm/ttm_memory.h>
  31 #include <dev/drm2/ttm/ttm_module.h>
  32 #include <dev/drm2/ttm/ttm_page_alloc.h>
  33
  34 #define TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES 4
  35
  36 struct ttm_mem_zone {
  37         u_int kobj_ref;
  38         struct ttm_mem_global *glob;
  39         const char *name;
  40         uint64_t zone_mem;
  41         uint64_t emer_mem;
  42         uint64_t max_mem;
  43         uint64_t swap_limit;
  44         uint64_t used_mem;
  45 };
  46
  47 MALLOC_DEFINE(M_TTM_ZONE, "ttm_zone", "TTM Zone");
  48
  49 static void ttm_mem_zone_kobj_release(struct ttm_mem_zone *zone)
  50 {
  51
  52         kprintf("[TTM] Zone %7s: Used memory at exit: %llu kiB\n",
  53                 zone->name, (unsigned long long)zone->used_mem >> 10);
  54         drm_free(zone, M_TTM_ZONE);
  55 }
  56
  57 #if 0
  58 /* XXXKIB sysctl */
  59 static ssize_t ttm_mem_zone_show(struct ttm_mem_zone *zone;
  60                                  struct attribute *attr,
  61                                  char *buffer)
  62 {
  63         uint64_t val = 0;
  64
  65         mtx_lock(&zone->glob->lock);
  66         if (attr == &ttm_mem_sys)
  67                 val = zone->zone_mem;
  68         else if (attr == &ttm_mem_emer)
  69                 val = zone->emer_mem;
  70         else if (attr == &ttm_mem_max)
  71                 val = zone->max_mem;
  72         else if (attr == &ttm_mem_swap)
  73                 val = zone->swap_limit;
  74         else if (attr == &ttm_mem_used)
  75                 val = zone->used_mem;
  76         mtx_unlock(&zone->glob->lock);
  77
  78         return snprintf(buffer, PAGE_SIZE, "%llu\n",
  79                         (unsigned long long) val >> 10);
  80 }
  81 #endif
  82
  83 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob);
  84
  85 #if 0
  86 /* XXXKIB sysctl */
  87 static ssize_t ttm_mem_zone_store(struct ttm_mem_zone *zone,
  88                                   struct attribute *attr,
  89                                   const char *buffer,
  90                                   size_t size)
  91 {
  92         int chars;
  93         unsigned long val;
  94         uint64_t val64;
  95
  96         chars = sscanf(buffer, "%lu", &val);
  97         if (chars == 0)
  98                 return size;
  99
 100         val64 = val;
 101         val64 <<= 10;
 102
 103         mtx_lock(&zone->glob->lock);
 104         if (val64 > zone->zone_mem)
 105                 val64 = zone->zone_mem;
 106         if (attr == &ttm_mem_emer) {
 107                 zone->emer_mem = val64;
 108                 if (zone->max_mem > val64)
 109                         zone->max_mem = val64;
 110         } else if (attr == &ttm_mem_max) {
 111                 zone->max_mem = val64;
 112                 if (zone->emer_mem < val64)
 113                         zone->emer_mem = val64;
 114         } else if (attr == &ttm_mem_swap)
 115                 zone->swap_limit = val64;
 116         mtx_unlock(&zone->glob->lock);
 117
 118         ttm_check_swapping(zone->glob);
 119
 120         return size;
 121 }
 122 #endif
 123
 124 static void ttm_mem_global_kobj_release(struct ttm_mem_global *glob)
 125 {
 126 }
 127
 128 static bool ttm_zones_above_swap_target(struct ttm_mem_global *glob,
 129                                         bool from_wq, uint64_t extra)
 130 {
 131         unsigned int i;
 132         struct ttm_mem_zone *zone;
 133         uint64_t target;
 134
 135         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 136                 zone = glob->zones[i];
 137
 138                 if (from_wq)
 139                         target = zone->swap_limit;
 140                 else if (priv_check(curthread, PRIV_VM_MLOCK) == 0)
 141                         target = zone->emer_mem;
 142                 else
 143                         target = zone->max_mem;
 144
 145                 target = (extra > target) ? 0ULL : target;
 146
 147                 if (zone->used_mem > target)
 148                         return true;
 149         }
 150         return false;
 151 }
 152
 153 /**
 154  * At this point we only support a single shrink callback.
 155  * Extend this if needed, perhaps using a linked list of callbacks.
 156  * Note that this function is reentrant:
 157  * many threads may try to swap out at any given time.
 158  */
 159
 160 static void ttm_shrink(struct ttm_mem_global *glob, bool from_wq,
 161                        uint64_t extra)
 162 {
 163         int ret;
 164         struct ttm_mem_shrink *shrink;
 165
 166         spin_lock(&glob->spin);
 167         if (glob->shrink == NULL)
 168                 goto out;
 169
 170         while (ttm_zones_above_swap_target(glob, from_wq, extra)) {
 171                 shrink = glob->shrink;
 172                 spin_lock(&glob->spin);
 173                 ret = shrink->do_shrink(shrink);
 174                 spin_unlock(&glob->spin);
 175                 if (unlikely(ret != 0))
 176                         goto out;
 177         }
 178 out:
 179         spin_unlock(&glob->spin);
 180 }
 181
 182
 183
 184 static void ttm_shrink_work(void *arg, int pending __unused)
 185 {
 186         struct ttm_mem_global *glob = arg;
 187
 188         ttm_shrink(glob, true, 0ULL);
 189 }
 190
 191 static int ttm_mem_init_kernel_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 192     uint64_t mem)
 193 {
 194         struct ttm_mem_zone *zone;
 195
 196         zone = kmalloc(sizeof(*zone), M_TTM_ZONE, M_WAITOK | M_ZERO);
 197
 198         zone->name = "kernel";
 199         zone->zone_mem = mem;
 200         zone->max_mem = mem >> 1;
 201         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 202         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 203         zone->used_mem = 0;
 204         zone->glob = glob;
 205         glob->zone_kernel = zone;
 206         refcount_init(&zone->kobj_ref, 1);
 207         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 208         return 0;
 209 }
 210
 211 static int ttm_mem_init_dma32_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 212     uint64_t mem)
 213 {
 214         struct ttm_mem_zone *zone;
 215
 216         zone = kmalloc(sizeof(*zone), M_TTM_ZONE, M_WAITOK | M_ZERO);
 217
 218         /**
 219          * No special dma32 zone needed.
 220          */
 221
 222         if (mem <= ((uint64_t) 1ULL << 32)) {
 223                 drm_free(zone, M_TTM_ZONE);
 224                 return 0;
 225         }
 226
 227         /*
 228          * Limit max dma32 memory to 4GB for now
 229          * until we can figure out how big this
 230          * zone really is.
 231          */
 232
 233         mem = ((uint64_t) 1ULL << 32);
 234         zone->name = "dma32";
 235         zone->zone_mem = mem;
 236         zone->max_mem = mem >> 1;
 237         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 238         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 239         zone->used_mem = 0;
 240         zone->glob = glob;
 241         glob->zone_dma32 = zone;
 242         refcount_init(&zone->kobj_ref, 1);
 243         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 int ttm_mem_global_init(struct ttm_mem_global *glob)
 248 {
 249         u_int64_t mem;
 250         int ret;
 251         int i;
 252         struct ttm_mem_zone *zone;
 253
 254         spin_init(&glob->spin);
 255         glob->swap_queue = taskqueue_create("ttm_swap", M_WAITOK,
 256             taskqueue_thread_enqueue, &glob->swap_queue);
 257         taskqueue_start_threads(&glob->swap_queue, 1, PVM, "ttm swap");
 258         TASK_INIT(&glob->work, 0, ttm_shrink_work, glob);
 259
 260         refcount_init(&glob->kobj_ref, 1);
 261
 262         mem = physmem * PAGE_SIZE;
 263
 264         ret = ttm_mem_init_kernel_zone(glob, mem);
 265         if (unlikely(ret != 0))
 266                 goto out_no_zone;
 267         ret = ttm_mem_init_dma32_zone(glob, mem);
 268         if (unlikely(ret != 0))
 269                 goto out_no_zone;
 270         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 271                 zone = glob->zones[i];
 272                 kprintf("[TTM] Zone %7s: Available graphics memory: %llu kiB\n",
 273                         zone->name, (unsigned long long)zone->max_mem >> 10);
 274         }
 275         ttm_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 276         ttm_dma_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 277         return 0;
 278 out_no_zone:
 279         ttm_mem_global_release(glob);
 280         return ret;
 281 }
 282
 283 void ttm_mem_global_release(struct ttm_mem_global *glob)
 284 {
 285         unsigned int i;
 286         struct ttm_mem_zone *zone;
 287
 288         /* let the page allocator first stop the shrink work. */
 289         ttm_page_alloc_fini();
 290         ttm_dma_page_alloc_fini();
 291
 292         taskqueue_drain(glob->swap_queue, &glob->work);
 293         taskqueue_free(glob->swap_queue);
 294         glob->swap_queue = NULL;
 295         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 296                 zone = glob->zones[i];
 297                 if (refcount_release(&zone->kobj_ref))
 298                         ttm_mem_zone_kobj_release(zone);
 299         }
 300         if (refcount_release(&glob->kobj_ref))
 301                 ttm_mem_global_kobj_release(glob);
 302 }
 303
 304 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob)
 305 {
 306         bool needs_swapping = false;
 307         unsigned int i;
 308         struct ttm_mem_zone *zone;
 309
 310         spin_lock(&glob->spin);
 311         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 312                 zone = glob->zones[i];
 313                 if (zone->used_mem > zone->swap_limit) {
 314                         needs_swapping = true;
 315                         break;
 316                 }
 317         }
 318         spin_unlock(&glob->spin);
 319
 320         if (unlikely(needs_swapping))
 321                 taskqueue_enqueue(glob->swap_queue, &glob->work);
 322
 323 }
 324
 325 static void ttm_mem_global_free_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 326                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 327                                      uint64_t amount)
 328 {
 329         unsigned int i;
 330         struct ttm_mem_zone *zone;
 331
 332         spin_lock(&glob->spin);
 333         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 334                 zone = glob->zones[i];
 335                 if (single_zone && zone != single_zone)
 336                         continue;
 337                 zone->used_mem -= amount;
 338         }
 339         spin_unlock(&glob->spin);
 340 }
 341
 342 void ttm_mem_global_free(struct ttm_mem_global *glob,
 343                          uint64_t amount)
 344 {
 345         return ttm_mem_global_free_zone(glob, NULL, amount);
 346 }
 347
 348 static int ttm_mem_global_reserve(struct ttm_mem_global *glob,
 349                                   struct ttm_mem_zone *single_zone,
 350                                   uint64_t amount, bool reserve)
 351 {
 352         uint64_t limit;
 353         int ret = -ENOMEM;
 354         unsigned int i;
 355         struct ttm_mem_zone *zone;
 356
 357         spin_lock(&glob->spin);
 358         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 359                 zone = glob->zones[i];
 360                 if (single_zone && zone != single_zone)
 361                         continue;
 362
 363                 limit = (priv_check(curthread, PRIV_VM_MLOCK) == 0) ?
 364                         zone->emer_mem : zone->max_mem;
 365
 366                 if (zone->used_mem > limit)
 367                         goto out_unlock;
 368         }
 369
 370         if (reserve) {
 371                 for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 372                         zone = glob->zones[i];
 373                         if (single_zone && zone != single_zone)
 374                                 continue;
 375                         zone->used_mem += amount;
 376                 }
 377         }
 378
 379         ret = 0;
 380 out_unlock:
 381         spin_unlock(&glob->spin);
 382         ttm_check_swapping(glob);
 383
 384         return ret;
 385 }
 386
 387
 388 static int ttm_mem_global_alloc_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 389                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 390                                      uint64_t memory,
 391                                      bool no_wait, bool interruptible)
 392 {
 393         int count = TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES;
 394
 395         while (unlikely(ttm_mem_global_reserve(glob,
 396                                                single_zone,
 397                                                memory, true)
 398                         != 0)) {
 399                 if (no_wait)
 400                         return -ENOMEM;
 401                 if (unlikely(count-- == 0))
 402                         return -ENOMEM;
 403                 ttm_shrink(glob, false, memory + (memory >> 2) + 16);
 404         }
 405
 406         return 0;
 407 }
 408
 409 int ttm_mem_global_alloc(struct ttm_mem_global *glob, uint64_t memory,
 410                          bool no_wait, bool interruptible)
 411 {
 412         /**
 413          * Normal allocations of kernel memory are registered in
 414          * all zones.
 415          */
 416
 417         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, NULL, memory, no_wait,
 418                                          interruptible);
 419 }
 420
 421 #define page_to_pfn(pp) OFF_TO_IDX(VM_PAGE_TO_PHYS(pp))
 422
 423 int ttm_mem_global_alloc_page(struct ttm_mem_global *glob,
 424                               struct vm_page *page,
 425                               bool no_wait, bool interruptible)
 426 {
 427
 428         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 429
 430         /**
 431          * Page allocations may be registed in a single zone
 432          * only if highmem or !dma32.
 433          */
 434
 435         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 436                 zone = glob->zone_kernel;
 437         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, zone, PAGE_SIZE, no_wait,
 438                                          interruptible);
 439 }
 440
 441 void ttm_mem_global_free_page(struct ttm_mem_global *glob, struct vm_page *page)
 442 {
 443         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 444
 445         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 446                 zone = glob->zone_kernel;
 447         ttm_mem_global_free_zone(glob, zone, PAGE_SIZE);
 448 }
 449
 450
 451 size_t ttm_round_pot(size_t size)
 452 {
 453         if ((size & (size - 1)) == 0)
 454                 return size;
 455         else if (size > PAGE_SIZE)
 456                 return PAGE_ALIGN(size);
 457         else {
 458                 size_t tmp_size = 4;
 459
 460                 while (tmp_size < size)
 461                         tmp_size <<= 1;
 462
 463                 return tmp_size;
 464         }
 465         return 0;
 466 }