drm: Start using kcalloc()
[dragonfly.git] / sys / dev / drm / i915 / i915_gem_context.c
1 /*
2  * Copyright © 2011-2012 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *    Ben Widawsky <ben@bwidawsk.net>
25  *
26  */
27
28 /*
29  * This file implements HW context support. On gen5+ a HW context consists of an
30  * opaque GPU object which is referenced at times of context saves and restores.
31  * With RC6 enabled, the context is also referenced as the GPU enters and exists
32  * from RC6 (GPU has it's own internal power context, except on gen5). Though
33  * something like a context does exist for the media ring, the code only
34  * supports contexts for the render ring.
35  *
36  * In software, there is a distinction between contexts created by the user,
37  * and the default HW context. The default HW context is used by GPU clients
38  * that do not request setup of their own hardware context. The default
39  * context's state is never restored to help prevent programming errors. This
40  * would happen if a client ran and piggy-backed off another clients GPU state.
41  * The default context only exists to give the GPU some offset to load as the
42  * current to invoke a save of the context we actually care about. In fact, the
43  * code could likely be constructed, albeit in a more complicated fashion, to
44  * never use the default context, though that limits the driver's ability to
45  * swap out, and/or destroy other contexts.
46  *
47  * All other contexts are created as a request by the GPU client. These contexts
48  * store GPU state, and thus allow GPU clients to not re-emit state (and
49  * potentially query certain state) at any time. The kernel driver makes
50  * certain that the appropriate commands are inserted.
51  *
52  * The context life cycle is semi-complicated in that context BOs may live
53  * longer than the context itself because of the way the hardware, and object
54  * tracking works. Below is a very crude representation of the state machine
55  * describing the context life.
56  *                                         refcount     pincount     active
57  * S0: initial state                          0            0           0
58  * S1: context created                        1            0           0
59  * S2: context is currently running           2            1           X
60  * S3: GPU referenced, but not current        2            0           1
61  * S4: context is current, but destroyed      1            1           0
62  * S5: like S3, but destroyed                 1            0           1
63  *
64  * The most common (but not all) transitions:
65  * S0->S1: client creates a context
66  * S1->S2: client submits execbuf with context
67  * S2->S3: other clients submits execbuf with context
68  * S3->S1: context object was retired
69  * S3->S2: clients submits another execbuf
70  * S2->S4: context destroy called with current context
71  * S3->S5->S0: destroy path
72  * S4->S5->S0: destroy path on current context
73  *
74  * There are two confusing terms used above:
75  *  The "current context" means the context which is currently running on the
76  *  GPU. The GPU has loaded its state already and has stored away the gtt
77  *  offset of the BO. The GPU is not actively referencing the data at this
78  *  offset, but it will on the next context switch. The only way to avoid this
79  *  is to do a GPU reset.
80  *
81  *  An "active context' is one which was previously the "current context" and is
82  *  on the active list waiting for the next context switch to occur. Until this
83  *  happens, the object must remain at the same gtt offset. It is therefore
84  *  possible to destroy a context, but it is still active.
85  *
86  */
87
88 #include <drm/drmP.h>
89 #include <drm/i915_drm.h>
90 #include "i915_drv.h"
91
92 /* This is a HW constraint. The value below is the largest known requirement
93  * I've seen in a spec to date, and that was a workaround for a non-shipping
94  * part. It should be safe to decrease this, but it's more future proof as is.
95  */
96 #define CONTEXT_ALIGN (64<<10)
97
98 static struct i915_hw_context *
99 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id);
100 static int do_switch(struct i915_hw_context *to);
101
102 static int get_context_size(struct drm_device *dev)
103 {
104         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
105         int ret;
106         u32 reg;
107
108         switch (INTEL_INFO(dev)->gen) {
109         case 6:
110                 reg = I915_READ(CXT_SIZE);
111                 ret = GEN6_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
112                 break;
113         case 7:
114                 reg = I915_READ(GEN7_CXT_SIZE);
115                 if (IS_HASWELL(dev))
116                         ret = HSW_CXT_TOTAL_SIZE;
117                 else
118                         ret = GEN7_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
119                 break;
120         case 8:
121                 ret = GEN8_CXT_TOTAL_SIZE;
122                 break;
123         default:
124                 BUG();
125         }
126
127         return ret;
128 }
129
130 void i915_gem_context_free(struct kref *ctx_ref)
131 {
132         struct i915_hw_context *ctx = container_of(ctx_ref,
133                                                    typeof(*ctx), ref);
134
135         list_del(&ctx->link);
136         drm_gem_object_unreference(&ctx->obj->base);
137         kfree(ctx);
138 }
139
140 static struct i915_hw_context *
141 create_hw_context(struct drm_device *dev,
142                   struct drm_i915_file_private *file_priv)
143 {
144         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
145         struct i915_hw_context *ctx;
146         int ret;
147
148         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
149         if (ctx == NULL)
150                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
151
152         kref_init(&ctx->ref);
153         ctx->obj = i915_gem_alloc_object(dev, dev_priv->hw_context_size);
154         INIT_LIST_HEAD(&ctx->link);
155         if (ctx->obj == NULL) {
156                 kfree(ctx);
157                 DRM_DEBUG_DRIVER("Context object allocated failed\n");
158                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
159         }
160
161         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 7) {
162                 ret = i915_gem_object_set_cache_level(ctx->obj,
163                                                       I915_CACHE_L3_LLC);
164                 /* Failure shouldn't ever happen this early */
165                 if (WARN_ON(ret))
166                         goto err_out;
167         }
168
169         /* The ring associated with the context object is handled by the normal
170          * object tracking code. We give an initial ring value simple to pass an
171          * assertion in the context switch code.
172          */
173         ctx->ring = &dev_priv->ring[RCS];
174         list_add_tail(&ctx->link, &dev_priv->context_list);
175
176         /* Default context will never have a file_priv */
177         if (file_priv == NULL)
178                 return ctx;
179
180         ret = idr_alloc(&file_priv->context_idr, ctx, DEFAULT_CONTEXT_ID + 1, 0,
181                         GFP_KERNEL);
182         if (ret < 0)
183                 goto err_out;
184
185         ctx->file_priv = file_priv;
186         ctx->id = ret;
187         /* NB: Mark all slices as needing a remap so that when the context first
188          * loads it will restore whatever remap state already exists. If there
189          * is no remap info, it will be a NOP. */
190         ctx->remap_slice = (1 << NUM_L3_SLICES(dev)) - 1;
191
192         return ctx;
193
194 err_out:
195         i915_gem_context_unreference(ctx);
196         return ERR_PTR(ret);
197 }
198
199 static inline bool is_default_context(struct i915_hw_context *ctx)
200 {
201         return (ctx == ctx->ring->default_context);
202 }
203
204 /**
205  * The default context needs to exist per ring that uses contexts. It stores the
206  * context state of the GPU for applications that don't utilize HW contexts, as
207  * well as an idle case.
208  */
209 static int create_default_context(struct drm_i915_private *dev_priv)
210 {
211         struct i915_hw_context *ctx;
212         int ret;
213
214         BUG_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
215
216         ctx = create_hw_context(dev_priv->dev, NULL);
217         if (IS_ERR(ctx))
218                 return PTR_ERR(ctx);
219
220         /* We may need to do things with the shrinker which require us to
221          * immediately switch back to the default context. This can cause a
222          * problem as pinning the default context also requires GTT space which
223          * may not be available. To avoid this we always pin the
224          * default context.
225          */
226         ret = i915_gem_obj_ggtt_pin(ctx->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
227         if (ret) {
228                 DRM_DEBUG_DRIVER("Couldn't pin %d\n", ret);
229                 goto err_destroy;
230         }
231
232         ret = do_switch(ctx);
233         if (ret) {
234                 DRM_DEBUG_DRIVER("Switch failed %d\n", ret);
235                 goto err_unpin;
236         }
237
238         dev_priv->ring[RCS].default_context = ctx;
239
240         DRM_DEBUG_DRIVER("Default HW context loaded\n");
241         return 0;
242
243 err_unpin:
244         i915_gem_object_unpin(ctx->obj);
245 err_destroy:
246         i915_gem_context_unreference(ctx);
247         return ret;
248 }
249
250 int i915_gem_context_init(struct drm_device *dev)
251 {
252         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
253         int ret;
254
255         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev))
256                 return 0;
257
258         /* If called from reset, or thaw... we've been here already */
259         if (dev_priv->ring[RCS].default_context)
260                 return 0;
261
262         dev_priv->hw_context_size = round_up(get_context_size(dev), 4096);
263
264         if (dev_priv->hw_context_size > (1<<20)) {
265                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; invalid size\n");
266                 return -E2BIG;
267         }
268
269         ret = create_default_context(dev_priv);
270         if (ret) {
271                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; create failed %d\n",
272                                  ret);
273                 return ret;
274         }
275
276         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context support initialized\n");
277         return 0;
278 }
279
280 void i915_gem_context_fini(struct drm_device *dev)
281 {
282         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
283         struct i915_hw_context *dctx = dev_priv->ring[RCS].default_context;
284
285         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev))
286                 return;
287
288         /* The only known way to stop the gpu from accessing the hw context is
289          * to reset it. Do this as the very last operation to avoid confusing
290          * other code, leading to spurious errors. */
291         intel_gpu_reset(dev);
292
293         /* When default context is created and switched to, base object refcount
294          * will be 2 (+1 from object creation and +1 from do_switch()).
295          * i915_gem_context_fini() will be called after gpu_idle() has switched
296          * to default context. So we need to unreference the base object once
297          * to offset the do_switch part, so that i915_gem_context_unreference()
298          * can then free the base object correctly. */
299         WARN_ON(!dev_priv->ring[RCS].last_context);
300         if (dev_priv->ring[RCS].last_context == dctx) {
301                 /* Fake switch to NULL context */
302                 WARN_ON(dctx->obj->active);
303                 i915_gem_object_unpin(dctx->obj);
304                 i915_gem_context_unreference(dctx);
305         }
306
307         i915_gem_object_unpin(dctx->obj);
308         i915_gem_context_unreference(dctx);
309         dev_priv->ring[RCS].default_context = NULL;
310         dev_priv->ring[RCS].last_context = NULL;
311 }
312
313 static int context_idr_cleanup(int id, void *p, void *data)
314 {
315         struct i915_hw_context *ctx = p;
316
317         BUG_ON(id == DEFAULT_CONTEXT_ID);
318
319         i915_gem_context_unreference(ctx);
320         return 0;
321 }
322
323 struct i915_ctx_hang_stats *
324 i915_gem_context_get_hang_stats(struct drm_device *dev,
325                                 struct drm_file *file,
326                                 u32 id)
327 {
328         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
329         struct i915_hw_context *ctx;
330
331         if (id == DEFAULT_CONTEXT_ID)
332                 return &file_priv->hang_stats;
333
334         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev))
335                 return ERR_PTR(-ENOENT);
336
337         ctx = i915_gem_context_get(file->driver_priv, id);
338         if (ctx == NULL)
339                 return ERR_PTR(-ENOENT);
340
341         return &ctx->hang_stats;
342 }
343
344 void i915_gem_context_close(struct drm_device *dev, struct drm_file *file)
345 {
346         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
347
348         idr_for_each(&file_priv->context_idr, context_idr_cleanup, NULL);
349         idr_destroy(&file_priv->context_idr);
350 }
351
352 static struct i915_hw_context *
353 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id)
354 {
355         return (struct i915_hw_context *)idr_find(&file_priv->context_idr, id);
356 }
357
358 static inline int
359 mi_set_context(struct intel_ring_buffer *ring,
360                struct i915_hw_context *new_context,
361                u32 hw_flags)
362 {
363         int ret;
364
365         /* w/a: If Flush TLB Invalidation Mode is enabled, driver must do a TLB
366          * invalidation prior to MI_SET_CONTEXT. On GEN6 we don't set the value
367          * explicitly, so we rely on the value at ring init, stored in
368          * itlb_before_ctx_switch.
369          */
370         if (IS_GEN6(ring->dev) && ring->itlb_before_ctx_switch) {
371                 ret = ring->flush(ring, I915_GEM_GPU_DOMAINS, 0);
372                 if (ret)
373                         return ret;
374         }
375
376         ret = intel_ring_begin(ring, 6);
377         if (ret)
378                 return ret;
379
380         /* WaProgramMiArbOnOffAroundMiSetContext:ivb,vlv,hsw */
381         if (IS_GEN7(ring->dev))
382                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_DISABLE);
383         else
384                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
385
386         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
387         intel_ring_emit(ring, MI_SET_CONTEXT);
388         intel_ring_emit(ring, i915_gem_obj_ggtt_offset(new_context->obj) |
389                         MI_MM_SPACE_GTT |
390                         MI_SAVE_EXT_STATE_EN |
391                         MI_RESTORE_EXT_STATE_EN |
392                         hw_flags);
393         /* w/a: MI_SET_CONTEXT must always be followed by MI_NOOP */
394         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
395
396         if (IS_GEN7(ring->dev))
397                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_ENABLE);
398         else
399                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
400
401         intel_ring_advance(ring);
402
403         return ret;
404 }
405
406 static int do_switch(struct i915_hw_context *to)
407 {
408         struct intel_ring_buffer *ring = to->ring;
409         struct i915_hw_context *from = ring->last_context;
410         u32 hw_flags = 0;
411         int ret, i;
412
413         BUG_ON(from != NULL && from->obj != NULL && from->obj->pin_count == 0);
414
415         if (from == to && !to->remap_slice)
416                 return 0;
417
418         ret = i915_gem_obj_ggtt_pin(to->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
419         if (ret)
420                 return ret;
421
422         /*
423          * Pin can switch back to the default context if we end up calling into
424          * evict_everything - as a last ditch gtt defrag effort that also
425          * switches to the default context. Hence we need to reload from here.
426          */
427         from = ring->last_context;
428
429         /*
430          * Clear this page out of any CPU caches for coherent swap-in/out. Note
431          * that thanks to write = false in this call and us not setting any gpu
432          * write domains when putting a context object onto the active list
433          * (when switching away from it), this won't block.
434          *
435          * XXX: We need a real interface to do this instead of trickery.
436          */
437         ret = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(to->obj, false);
438         if (ret) {
439                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
440                 return ret;
441         }
442
443         if (!to->obj->has_global_gtt_mapping)
444                 i915_gem_gtt_bind_object(to->obj, to->obj->cache_level);
445
446         if (!to->is_initialized || is_default_context(to))
447                 hw_flags |= MI_RESTORE_INHIBIT;
448
449         ret = mi_set_context(ring, to, hw_flags);
450         if (ret) {
451                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
452                 return ret;
453         }
454
455         for (i = 0; i < MAX_L3_SLICES; i++) {
456                 if (!(to->remap_slice & (1<<i)))
457                         continue;
458
459                 ret = i915_gem_l3_remap(ring, i);
460                 /* If it failed, try again next round */
461                 if (ret)
462                         DRM_DEBUG_DRIVER("L3 remapping failed\n");
463                 else
464                         to->remap_slice &= ~(1<<i);
465         }
466
467         /* The backing object for the context is done after switching to the
468          * *next* context. Therefore we cannot retire the previous context until
469          * the next context has already started running. In fact, the below code
470          * is a bit suboptimal because the retiring can occur simply after the
471          * MI_SET_CONTEXT instead of when the next seqno has completed.
472          */
473         if (from != NULL) {
474                 from->obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION;
475                 i915_vma_move_to_active(i915_gem_obj_to_ggtt(from->obj), ring);
476                 /* As long as MI_SET_CONTEXT is serializing, ie. it flushes the
477                  * whole damn pipeline, we don't need to explicitly mark the
478                  * object dirty. The only exception is that the context must be
479                  * correct in case the object gets swapped out. Ideally we'd be
480                  * able to defer doing this until we know the object would be
481                  * swapped, but there is no way to do that yet.
482                  */
483                 from->obj->dirty = 1;
484                 BUG_ON(from->obj->ring != ring);
485
486                 /* obj is kept alive until the next request by its active ref */
487                 i915_gem_object_unpin(from->obj);
488                 i915_gem_context_unreference(from);
489         }
490
491         i915_gem_context_reference(to);
492         ring->last_context = to;
493         to->is_initialized = true;
494
495         return 0;
496 }
497
498 /**
499  * i915_switch_context() - perform a GPU context switch.
500  * @ring: ring for which we'll execute the context switch
501  * @file_priv: file_priv associated with the context, may be NULL
502  * @id: context id number
503  *
504  * The context life cycle is simple. The context refcount is incremented and
505  * decremented by 1 and create and destroy. If the context is in use by the GPU,
506  * it will have a refoucnt > 1. This allows us to destroy the context abstract
507  * object while letting the normal object tracking destroy the backing BO.
508  */
509 int i915_switch_context(struct intel_ring_buffer *ring,
510                         struct drm_file *file,
511                         int to_id)
512 {
513         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
514         struct i915_hw_context *to;
515
516         if (!HAS_HW_CONTEXTS(ring->dev))
517                 return 0;
518
519         WARN_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
520
521         if (ring != &dev_priv->ring[RCS])
522                 return 0;
523
524         if (to_id == DEFAULT_CONTEXT_ID) {
525                 to = ring->default_context;
526         } else {
527                 if (file == NULL)
528                         return -EINVAL;
529
530                 to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, to_id);
531                 if (to == NULL)
532                         return -ENOENT;
533         }
534
535         return do_switch(to);
536 }
537
538 int i915_gem_context_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
539                                   struct drm_file *file)
540 {
541         struct drm_i915_gem_context_create *args = data;
542         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
543         struct i915_hw_context *ctx;
544         int ret;
545
546         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
547                 return -ENODEV;
548
549         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev))
550                 return -ENODEV;
551
552         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
553         if (ret)
554                 return ret;
555
556         ctx = create_hw_context(dev, file_priv);
557         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
558         if (IS_ERR(ctx))
559                 return PTR_ERR(ctx);
560
561         args->ctx_id = ctx->id;
562         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d created\n", args->ctx_id);
563
564         return 0;
565 }
566
567 int i915_gem_context_destroy_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
568                                    struct drm_file *file)
569 {
570         struct drm_i915_gem_context_destroy *args = data;
571         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
572         struct i915_hw_context *ctx;
573         int ret;
574
575         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
576                 return -ENODEV;
577
578         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
579         if (ret)
580                 return ret;
581
582         ctx = i915_gem_context_get(file_priv, args->ctx_id);
583         if (!ctx) {
584                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
585                 return -ENOENT;
586         }
587
588         idr_remove(&ctx->file_priv->context_idr, ctx->id);
589         i915_gem_context_unreference(ctx);
590         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
591
592         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d destroyed\n", args->ctx_id);
593         return 0;
594 }