sys/dev/drm/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  **************************************************************************/
  27
  28 #define pr_fmt(fmt) "[TTM] " fmt
  29
  30 #include <drm/ttm/ttm_memory.h>
  31 #include <drm/ttm/ttm_module.h>
  32 #include <drm/ttm/ttm_page_alloc.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/wait.h>
  36 #include <linux/mm.h>
  37 #include <linux/module.h>
  38 #include <linux/slab.h>
  39
  40 #define TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES 4
  41
  42 struct ttm_mem_zone {
  43         struct kobject kobj;
  44         struct ttm_mem_global *glob;
  45         const char *name;
  46         uint64_t zone_mem;
  47         uint64_t emer_mem;
  48         uint64_t max_mem;
  49         uint64_t swap_limit;
  50         uint64_t used_mem;
  51 };
  52
  53 static struct attribute ttm_mem_sys = {
  54         .name = "zone_memory",
  55         .mode = S_IRUGO
  56 };
  57 static struct attribute ttm_mem_emer = {
  58         .name = "emergency_memory",
  59         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  60 };
  61 static struct attribute ttm_mem_max = {
  62         .name = "available_memory",
  63         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  64 };
  65 static struct attribute ttm_mem_swap = {
  66         .name = "swap_limit",
  67         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  68 };
  69 static struct attribute ttm_mem_used = {
  70         .name = "used_memory",
  71         .mode = S_IRUGO
  72 };
  73
  74 static void ttm_mem_zone_kobj_release(struct kobject *kobj)
  75 {
  76         struct ttm_mem_zone *zone =
  77                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
  78
  79         pr_info("Zone %7s: Used memory at exit: %llu kiB\n",
  80                 zone->name, (unsigned long long)zone->used_mem >> 10);
  81         kfree(zone);
  82 }
  83
  84 static ssize_t ttm_mem_zone_show(struct kobject *kobj,
  85                                  struct attribute *attr,
  86                                  char *buffer)
  87 {
  88         struct ttm_mem_zone *zone =
  89                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
  90         uint64_t val = 0;
  91
  92         lockmgr(&zone->glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
  93         if (attr == &ttm_mem_sys)
  94                 val = zone->zone_mem;
  95         else if (attr == &ttm_mem_emer)
  96                 val = zone->emer_mem;
  97         else if (attr == &ttm_mem_max)
  98                 val = zone->max_mem;
  99         else if (attr == &ttm_mem_swap)
 100                 val = zone->swap_limit;
 101         else if (attr == &ttm_mem_used)
 102                 val = zone->used_mem;
 103         lockmgr(&zone->glob->lock, LK_RELEASE);
 104
 105         return ksnprintf(buffer, PAGE_SIZE, "%llu\n",
 106                         (unsigned long long) val >> 10);
 107 }
 108
 109 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob);
 110
 111 static ssize_t ttm_mem_zone_store(struct kobject *kobj,
 112                                   struct attribute *attr,
 113                                   const char *buffer,
 114                                   size_t size)
 115 {
 116         struct ttm_mem_zone *zone =
 117                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
 118         int chars;
 119         unsigned long val;
 120         uint64_t val64;
 121
 122         chars = ksscanf(buffer, "%lu", &val);
 123         if (chars == 0)
 124                 return size;
 125
 126         val64 = val;
 127         val64 <<= 10;
 128
 129         lockmgr(&zone->glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 130         if (val64 > zone->zone_mem)
 131                 val64 = zone->zone_mem;
 132         if (attr == &ttm_mem_emer) {
 133                 zone->emer_mem = val64;
 134                 if (zone->max_mem > val64)
 135                         zone->max_mem = val64;
 136         } else if (attr == &ttm_mem_max) {
 137                 zone->max_mem = val64;
 138                 if (zone->emer_mem < val64)
 139                         zone->emer_mem = val64;
 140         } else if (attr == &ttm_mem_swap)
 141                 zone->swap_limit = val64;
 142         lockmgr(&zone->glob->lock, LK_RELEASE);
 143
 144         ttm_check_swapping(zone->glob);
 145
 146         return size;
 147 }
 148
 149 static struct attribute *ttm_mem_zone_attrs[] = {
 150         &ttm_mem_sys,
 151         &ttm_mem_emer,
 152         &ttm_mem_max,
 153         &ttm_mem_swap,
 154         &ttm_mem_used,
 155         NULL
 156 };
 157
 158 static const struct sysfs_ops ttm_mem_zone_ops = {
 159         .show = &ttm_mem_zone_show,
 160         .store = &ttm_mem_zone_store
 161 };
 162
 163 static struct kobj_type ttm_mem_zone_kobj_type = {
 164         .release = &ttm_mem_zone_kobj_release,
 165         .sysfs_ops = &ttm_mem_zone_ops,
 166         .default_attrs = ttm_mem_zone_attrs,
 167 };
 168
 169 static void ttm_mem_global_kobj_release(struct kobject *kobj)
 170 {
 171         struct ttm_mem_global *glob =
 172                 container_of(kobj, struct ttm_mem_global, kobj);
 173
 174         kfree(glob);
 175 }
 176
 177 static struct kobj_type ttm_mem_glob_kobj_type = {
 178         .release = &ttm_mem_global_kobj_release,
 179 };
 180
 181 static bool ttm_zones_above_swap_target(struct ttm_mem_global *glob,
 182                                         bool from_wq, uint64_t extra)
 183 {
 184         unsigned int i;
 185         struct ttm_mem_zone *zone;
 186         uint64_t target;
 187
 188         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 189                 zone = glob->zones[i];
 190
 191                 if (from_wq)
 192                         target = zone->swap_limit;
 193                 else if (caps_priv_check_self(SYSCAP_NOVM_MLOCK) == 0)
 194                         target = zone->emer_mem;
 195                 else
 196                         target = zone->max_mem;
 197
 198                 target = (extra > target) ? 0ULL : target;
 199
 200                 if (zone->used_mem > target)
 201                         return true;
 202         }
 203         return false;
 204 }
 205
 206 /**
 207  * At this point we only support a single shrink callback.
 208  * Extend this if needed, perhaps using a linked list of callbacks.
 209  * Note that this function is reentrant:
 210  * many threads may try to swap out at any given time.
 211  */
 212
 213 static void ttm_shrink(struct ttm_mem_global *glob, bool from_wq,
 214                         uint64_t extra, struct ttm_operation_ctx *ctx)
 215 {
 216         int ret;
 217
 218         lockmgr(&glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 219
 220         while (ttm_zones_above_swap_target(glob, from_wq, extra)) {
 221                 lockmgr(&glob->lock, LK_RELEASE);
 222                 ret = ttm_bo_swapout(glob->bo_glob, ctx);
 223                 lockmgr(&glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 224                 if (unlikely(ret != 0))
 225                         break;
 226         }
 227
 228         lockmgr(&glob->lock, LK_RELEASE);
 229 }
 230
 231 static void ttm_shrink_work(struct work_struct *work)
 232 {
 233         struct ttm_operation_ctx ctx = {
 234                 .interruptible = false,
 235                 .no_wait_gpu = false
 236         };
 237         struct ttm_mem_global *glob =
 238             container_of(work, struct ttm_mem_global, work);
 239
 240         ttm_shrink(glob, true, 0ULL, &ctx);
 241 }
 242
 243 static int ttm_mem_init_kernel_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 244     uint64_t mem)
 245 {
 246         struct ttm_mem_zone *zone = kzalloc(sizeof(*zone), GFP_KERNEL);
 247         int ret;
 248
 249         zone->name = "kernel";
 250         zone->zone_mem = mem;
 251         zone->max_mem = mem >> 1;
 252         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 253         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 254         zone->used_mem = 0;
 255         zone->glob = glob;
 256         glob->zone_kernel = zone;
 257         ret = kobject_init_and_add(
 258                 &zone->kobj, &ttm_mem_zone_kobj_type, &glob->kobj, zone->name);
 259         if (unlikely(ret != 0)) {
 260                 kobject_put(&zone->kobj);
 261                 return ret;
 262         }
 263         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 268 #else
 269 static int ttm_mem_init_dma32_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 270     uint64_t mem)
 271 {
 272         struct ttm_mem_zone *zone = kzalloc(sizeof(*zone), GFP_KERNEL);
 273         int ret;
 274
 275         /**
 276          * No special dma32 zone needed.
 277          */
 278
 279         if ((physmem * PAGE_SIZE) <= ((uint64_t) 1ULL << 32)) {
 280                 kfree(zone);
 281                 return 0;
 282         }
 283
 284         /*
 285          * Limit max dma32 memory to 4GB for now
 286          * until we can figure out how big this
 287          * zone really is.
 288          */
 289         if (mem > ((uint64_t) 1ULL << 32))
 290                 mem = ((uint64_t) 1ULL << 32);
 291
 292         zone->name = "dma32";
 293         zone->zone_mem = mem;
 294         zone->max_mem = mem >> 1;
 295         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 296         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 297         zone->used_mem = 0;
 298         zone->glob = glob;
 299         glob->zone_dma32 = zone;
 300         ret = kobject_init_and_add(
 301                 &zone->kobj, &ttm_mem_zone_kobj_type, &glob->kobj, zone->name);
 302         if (unlikely(ret != 0)) {
 303                 kobject_put(&zone->kobj);
 304                 return ret;
 305         }
 306         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 307         return 0;
 308 }
 309 #endif
 310
 311 int ttm_mem_global_init(struct ttm_mem_global *glob)
 312 {
 313         u_int64_t mem;
 314         int ret;
 315         int i;
 316         struct ttm_mem_zone *zone;
 317
 318         lockinit(&glob->lock, "ttmemglob", 0, 0);
 319         glob->swap_queue = create_singlethread_workqueue("ttm_swap");
 320         INIT_WORK(&glob->work, ttm_shrink_work);
 321         ret = kobject_init_and_add(
 322                 &glob->kobj, &ttm_mem_glob_kobj_type, ttm_get_kobj(), "memory_accounting");
 323         if (unlikely(ret != 0)) {
 324                 kobject_put(&glob->kobj);
 325                 return ret;
 326         }
 327
 328         /*
 329          * Managed contiguous memory for TTM.  Only use kernel-reserved
 330          * dma memory for TTM, which can be controlled via /boot/loader.conf
 331          * (e.g. vm.dma_reserved=256m).  This is the only truly dependable
 332          * DMA memory.
 333          */
 334         mem = (uint64_t)vm_contig_avail_pages() * PAGE_SIZE;
 335
 336         ret = ttm_mem_init_kernel_zone(glob, mem);
 337         if (unlikely(ret != 0))
 338                 goto out_no_zone;
 339 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 340         ret = ttm_mem_init_highmem_zone(glob, &si);
 341         if (unlikely(ret != 0))
 342                 goto out_no_zone;
 343 #else
 344         ret = ttm_mem_init_dma32_zone(glob, mem);
 345         if (unlikely(ret != 0))
 346                 goto out_no_zone;
 347 #endif
 348         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 349                 zone = glob->zones[i];
 350                 pr_info("Zone %7s: Available graphics memory: %llu kiB\n",
 351                         zone->name, (unsigned long long)zone->max_mem >> 10);
 352         }
 353         ttm_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 354         ttm_dma_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 355         return 0;
 356 out_no_zone:
 357         ttm_mem_global_release(glob);
 358         return ret;
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_init);
 361
 362 void ttm_mem_global_release(struct ttm_mem_global *glob)
 363 {
 364         unsigned int i;
 365         struct ttm_mem_zone *zone;
 366
 367         /* let the page allocator first stop the shrink work. */
 368         ttm_page_alloc_fini();
 369         ttm_dma_page_alloc_fini();
 370
 371         flush_workqueue(glob->swap_queue);
 372         destroy_workqueue(glob->swap_queue);
 373         glob->swap_queue = NULL;
 374         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 375                 zone = glob->zones[i];
 376                 kobject_del(&zone->kobj);
 377                 kobject_put(&zone->kobj);
 378         }
 379         kobject_del(&glob->kobj);
 380         kobject_put(&glob->kobj);
 381 }
 382 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_release);
 383
 384 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob)
 385 {
 386         bool needs_swapping = false;
 387         unsigned int i;
 388         struct ttm_mem_zone *zone;
 389
 390         lockmgr(&glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 391         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 392                 zone = glob->zones[i];
 393                 if (zone->used_mem > zone->swap_limit) {
 394                         needs_swapping = true;
 395                         break;
 396                 }
 397         }
 398
 399         lockmgr(&glob->lock, LK_RELEASE);
 400
 401         if (unlikely(needs_swapping))
 402                 (void)queue_work(glob->swap_queue, &glob->work);
 403
 404 }
 405
 406 static void ttm_mem_global_free_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 407                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 408                                      uint64_t amount)
 409 {
 410         unsigned int i;
 411         struct ttm_mem_zone *zone;
 412
 413         lockmgr(&glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 414         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 415                 zone = glob->zones[i];
 416                 if (single_zone && zone != single_zone)
 417                         continue;
 418                 zone->used_mem -= amount;
 419         }
 420         lockmgr(&glob->lock, LK_RELEASE);
 421 }
 422
 423 void ttm_mem_global_free(struct ttm_mem_global *glob,
 424                          uint64_t amount)
 425 {
 426         return ttm_mem_global_free_zone(glob, NULL, amount);
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_free);
 429
 430 /*
 431  * check if the available mem is under lower memory limit
 432  *
 433  * a. if no swap disk at all or free swap space is under swap_mem_limit
 434  * but available system mem is bigger than sys_mem_limit, allow TTM
 435  * allocation;
 436  *
 437  * b. if the available system mem is less than sys_mem_limit but free
 438  * swap disk is bigger than swap_mem_limit, allow TTM allocation.
 439  */
 440 bool
 441 ttm_check_under_lowerlimit(struct ttm_mem_global *glob,
 442                         uint64_t num_pages,
 443                         struct ttm_operation_ctx *ctx)
 444 {
 445         STUB();
 446         return false;
 447 #if 0
 448         int64_t available;
 449
 450         if (ctx->flags & TTM_OPT_FLAG_FORCE_ALLOC)
 451                 return false;
 452
 453         available = get_nr_swap_pages() + si_mem_available();
 454         available -= num_pages;
 455         if (available < glob->lower_mem_limit)
 456                 return true;
 457
 458         return false;
 459 #endif
 460 }
 461 EXPORT_SYMBOL(ttm_check_under_lowerlimit);
 462
 463 static int ttm_mem_global_reserve(struct ttm_mem_global *glob,
 464                                   struct ttm_mem_zone *single_zone,
 465                                   uint64_t amount, bool reserve)
 466 {
 467         uint64_t limit;
 468         int ret = -ENOMEM;
 469         unsigned int i;
 470         struct ttm_mem_zone *zone;
 471
 472         lockmgr(&glob->lock, LK_EXCLUSIVE);
 473         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 474                 zone = glob->zones[i];
 475                 if (single_zone && zone != single_zone)
 476                         continue;
 477
 478                 limit = (caps_priv_check_self(SYSCAP_NOVM_MLOCK) == 0) ?
 479                         zone->emer_mem : zone->max_mem;
 480
 481                 if (zone->used_mem > limit)
 482                         goto out_unlock;
 483         }
 484
 485         if (reserve) {
 486                 for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 487                         zone = glob->zones[i];
 488                         if (single_zone && zone != single_zone)
 489                                 continue;
 490                         zone->used_mem += amount;
 491                 }
 492         }
 493
 494         ret = 0;
 495 out_unlock:
 496         lockmgr(&glob->lock, LK_RELEASE);
 497         ttm_check_swapping(glob);
 498
 499         return ret;
 500 }
 501
 502
 503 static int ttm_mem_global_alloc_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 504                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 505                                      uint64_t memory,
 506                                      struct ttm_operation_ctx *ctx)
 507 {
 508         int count = TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES;
 509
 510         while (unlikely(ttm_mem_global_reserve(glob,
 511                                                single_zone,
 512                                                memory, true)
 513                         != 0)) {
 514                 if (ctx->no_wait_gpu)
 515                         return -ENOMEM;
 516                 if (unlikely(count-- == 0))
 517                         return -ENOMEM;
 518                 ttm_shrink(glob, false, memory + (memory >> 2) + 16, ctx);
 519         }
 520
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 int ttm_mem_global_alloc(struct ttm_mem_global *glob, uint64_t memory,
 525                          struct ttm_operation_ctx *ctx)
 526 {
 527         /**
 528          * Normal allocations of kernel memory are registered in
 529          * all zones.
 530          */
 531
 532         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, NULL, memory, ctx);
 533 }
 534 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_alloc);
 535
 536 int ttm_mem_global_alloc_page(struct ttm_mem_global *glob,
 537                               struct page *page, uint64_t size,
 538                               struct ttm_operation_ctx *ctx)
 539 {
 540         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 541
 542         /**
 543          * Page allocations may be registed in a single zone
 544          * only if highmem or !dma32.
 545          */
 546
 547 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 548         if (PageHighMem(page) && glob->zone_highmem != NULL)
 549                 zone = glob->zone_highmem;
 550 #else
 551         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 552                 zone = glob->zone_kernel;
 553 #endif
 554         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, zone, size, ctx);
 555 }
 556
 557 void ttm_mem_global_free_page(struct ttm_mem_global *glob, struct page *page,
 558                               uint64_t size)
 559 {
 560         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 561
 562 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 563         if (PageHighMem(page) && glob->zone_highmem != NULL)
 564                 zone = glob->zone_highmem;
 565 #else
 566         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 567                 zone = glob->zone_kernel;
 568 #endif
 569         ttm_mem_global_free_zone(glob, zone, size);
 570 }
 571
 572 size_t ttm_round_pot(size_t size)
 573 {
 574         if ((size & (size - 1)) == 0)
 575                 return size;
 576         else if (size > PAGE_SIZE)
 577                 return PAGE_ALIGN(size);
 578         else {
 579                 size_t tmp_size = 4;
 580
 581                 while (tmp_size < size)
 582                         tmp_size <<= 1;
 583
 584                 return tmp_size;
 585         }
 586         return 0;
 587 }
 588 EXPORT_SYMBOL(ttm_round_pot);
 589
 590 uint64_t ttm_get_kernel_zone_memory_size(struct ttm_mem_global *glob)
 591 {
 592         return glob->zone_kernel->max_mem;
 593 }
 594 EXPORT_SYMBOL(ttm_get_kernel_zone_memory_size);