Merge branch 'vendor/BMAKE'
[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 it's 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 #include <linux/err.h>
92
93 /* This is a HW constraint. The value below is the largest known requirement
94  * I've seen in a spec to date, and that was a workaround for a non-shipping
95  * part. It should be safe to decrease this, but it's more future proof as is.
96  */
97 #define CONTEXT_ALIGN (64<<10)
98
99 static struct i915_hw_context *
100 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id);
101 static int do_switch(struct i915_hw_context *to);
102
103 static int get_context_size(struct drm_device *dev)
104 {
105         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
106         int ret;
107         u32 reg;
108
109         switch (INTEL_INFO(dev)->gen) {
110         case 6:
111                 reg = I915_READ(CXT_SIZE);
112                 ret = GEN6_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
113                 break;
114         case 7:
115                 reg = I915_READ(GEN7_CXT_SIZE);
116                 if (IS_HASWELL(dev))
117                         ret = HSW_CXT_TOTAL_SIZE;
118                 else
119                         ret = GEN7_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
120                 break;
121         default:
122                 BUG();
123         }
124
125         return ret;
126 }
127
128 void i915_gem_context_free(struct kref *ctx_ref)
129 {
130         struct i915_hw_context *ctx = container_of(ctx_ref,
131                                                    typeof(*ctx), ref);
132
133         drm_gem_object_unreference(&ctx->obj->base);
134         kfree(ctx);
135 }
136
137 static struct i915_hw_context *
138 create_hw_context(struct drm_device *dev,
139                   struct drm_i915_file_private *file_priv)
140 {
141         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
142         struct i915_hw_context *ctx;
143         int ret;
144
145         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
146         if (ctx == NULL)
147                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
148
149         kref_init(&ctx->ref);
150         ctx->obj = i915_gem_alloc_object(dev, dev_priv->hw_context_size);
151         if (ctx->obj == NULL) {
152                 kfree(ctx);
153                 DRM_DEBUG_DRIVER("Context object allocated failed\n");
154                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
155         }
156
157         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 7) {
158                 ret = i915_gem_object_set_cache_level(ctx->obj,
159                                                       I915_CACHE_LLC_MLC);
160                 /* Failure shouldn't ever happen this early */
161                 if (WARN_ON(ret))
162                         goto err_out;
163         }
164
165         /* The ring associated with the context object is handled by the normal
166          * object tracking code. We give an initial ring value simple to pass an
167          * assertion in the context switch code.
168          */
169         ctx->ring = &dev_priv->ring[RCS];
170
171         /* Default context will never have a file_priv */
172         if (file_priv == NULL)
173                 return ctx;
174
175         ret = idr_alloc(&file_priv->context_idr, ctx, DEFAULT_CONTEXT_ID + 1, 0,
176                         GFP_KERNEL);
177         if (ret < 0)
178                 goto err_out;
179
180         ctx->file_priv = file_priv;
181         ctx->id = ret;
182
183         return ctx;
184
185 err_out:
186         i915_gem_context_unreference(ctx);
187         return ERR_PTR(ret);
188 }
189
190 static inline bool is_default_context(struct i915_hw_context *ctx)
191 {
192         return (ctx == ctx->ring->default_context);
193 }
194
195 /**
196  * The default context needs to exist per ring that uses contexts. It stores the
197  * context state of the GPU for applications that don't utilize HW contexts, as
198  * well as an idle case.
199  */
200 static int create_default_context(struct drm_i915_private *dev_priv)
201 {
202         struct i915_hw_context *ctx;
203         int ret;
204
205         DRM_LOCK_ASSERT(dev_priv->dev);
206
207         ctx = create_hw_context(dev_priv->dev, NULL);
208         if (IS_ERR(ctx))
209                 return PTR_ERR(ctx);
210
211         /* We may need to do things with the shrinker which require us to
212          * immediately switch back to the default context. This can cause a
213          * problem as pinning the default context also requires GTT space which
214          * may not be available. To avoid this we always pin the
215          * default context.
216          */
217         dev_priv->ring[RCS].default_context = ctx;
218         ret = i915_gem_object_pin(ctx->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
219         if (ret) {
220                 DRM_DEBUG_DRIVER("Couldn't pin %d\n", ret);
221                 goto err_destroy;
222         }
223
224         ret = do_switch(ctx);
225         if (ret) {
226                 DRM_DEBUG_DRIVER("Switch failed %d\n", ret);
227                 goto err_unpin;
228         }
229
230         DRM_DEBUG_DRIVER("Default HW context loaded\n");
231         return 0;
232
233 err_unpin:
234         i915_gem_object_unpin(ctx->obj);
235 err_destroy:
236         i915_gem_context_unreference(ctx);
237         return ret;
238 }
239
240 void i915_gem_context_init(struct drm_device *dev)
241 {
242         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
243
244         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev)) {
245                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
246                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; old hardware\n");
247                 return;
248         }
249
250         /* If called from reset, or thaw... we've been here already */
251         if (dev_priv->hw_contexts_disabled ||
252             dev_priv->ring[RCS].default_context)
253                 return;
254
255         dev_priv->hw_context_size = round_up(get_context_size(dev), 4096);
256
257         if (dev_priv->hw_context_size > (1<<20)) {
258                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
259                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; invalid size\n");
260                 return;
261         }
262
263         if (create_default_context(dev_priv)) {
264                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
265                 DRM_DEBUG_DRIVER("Disabling HW Contexts; create failed\n");
266                 return;
267         }
268
269         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context support initialized\n");
270 }
271
272 void i915_gem_context_fini(struct drm_device *dev)
273 {
274         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
275         struct i915_hw_context *dctx = dev_priv->ring[RCS].default_context;
276
277         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
278                 return;
279
280         /* The only known way to stop the gpu from accessing the hw context is
281          * to reset it. Do this as the very last operation to avoid confusing
282          * other code, leading to spurious errors. */
283         intel_gpu_reset(dev);
284
285         i915_gem_object_unpin(dctx->obj);
286
287         /* When default context is created and switched to, base object refcount
288          * will be 2 (+1 from object creation and +1 from do_switch()).
289          * i915_gem_context_fini() will be called after gpu_idle() has switched
290          * to default context. So we need to unreference the base object once
291          * to offset the do_switch part, so that i915_gem_context_unreference()
292          * can then free the base object correctly. */
293         drm_gem_object_unreference(&dctx->obj->base);
294         i915_gem_context_unreference(dctx);
295 }
296
297 static int context_idr_cleanup(int id, void *p, void *data)
298 {
299         struct i915_hw_context *ctx = p;
300
301         BUG_ON(id == DEFAULT_CONTEXT_ID);
302
303         i915_gem_context_unreference(ctx);
304         return 0;
305 }
306
307 struct i915_ctx_hang_stats *
308 i915_gem_context_get_hang_stats(struct intel_ring_buffer *ring,
309                                 struct drm_file *file,
310                                 u32 id)
311 {
312         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
313         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
314         struct i915_hw_context *to;
315
316         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
317                 return ERR_PTR(-ENOENT);
318
319         if (ring->id != RCS)
320                 return ERR_PTR(-EINVAL);
321
322         if (file == NULL)
323                 return ERR_PTR(-EINVAL);
324
325         if (id == DEFAULT_CONTEXT_ID)
326                 return &file_priv->hang_stats;
327
328         to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, id);
329         if (to == NULL)
330                 return ERR_PTR(-ENOENT);
331
332         return &to->hang_stats;
333 }
334
335 void i915_gem_context_close(struct drm_device *dev, struct drm_file *file)
336 {
337         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
338
339         mutex_lock(&dev->struct_mutex);
340         idr_for_each(&file_priv->context_idr, context_idr_cleanup, NULL);
341         idr_destroy(&file_priv->context_idr);
342         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
343 }
344
345 static struct i915_hw_context *
346 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id)
347 {
348         return (struct i915_hw_context *)idr_find(&file_priv->context_idr, id);
349 }
350
351 static inline int
352 mi_set_context(struct intel_ring_buffer *ring,
353                struct i915_hw_context *new_context,
354                u32 hw_flags)
355 {
356         int ret;
357
358         /* w/a: If Flush TLB Invalidation Mode is enabled, driver must do a TLB
359          * invalidation prior to MI_SET_CONTEXT. On GEN6 we don't set the value
360          * explicitly, so we rely on the value at ring init, stored in
361          * itlb_before_ctx_switch.
362          */
363         if (IS_GEN6(ring->dev) && ring->itlb_before_ctx_switch) {
364                 ret = ring->flush(ring, I915_GEM_GPU_DOMAINS, 0);
365                 if (ret)
366                         return ret;
367         }
368
369         ret = intel_ring_begin(ring, 6);
370         if (ret)
371                 return ret;
372
373         /* WaProgramMiArbOnOffAroundMiSetContext:ivb,vlv,hsw */
374         if (IS_GEN7(ring->dev))
375                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_DISABLE);
376         else
377                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
378
379         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
380         intel_ring_emit(ring, MI_SET_CONTEXT);
381         intel_ring_emit(ring, new_context->obj->gtt_offset |
382                         MI_MM_SPACE_GTT |
383                         MI_SAVE_EXT_STATE_EN |
384                         MI_RESTORE_EXT_STATE_EN |
385                         hw_flags);
386         /* w/a: MI_SET_CONTEXT must always be followed by MI_NOOP */
387         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
388
389         if (IS_GEN7(ring->dev))
390                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_ENABLE);
391         else
392                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
393
394         intel_ring_advance(ring);
395
396         return ret;
397 }
398
399 static int do_switch(struct i915_hw_context *to)
400 {
401         struct intel_ring_buffer *ring = to->ring;
402         struct i915_hw_context *from = ring->last_context;
403         u32 hw_flags = 0;
404         int ret;
405
406         BUG_ON(from != NULL && from->obj != NULL && from->obj->pin_count == 0);
407
408         if (from == to)
409                 return 0;
410
411         ret = i915_gem_object_pin(to->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
412         if (ret)
413                 return ret;
414
415         /* Clear this page out of any CPU caches for coherent swap-in/out. Note
416          * that thanks to write = false in this call and us not setting any gpu
417          * write domains when putting a context object onto the active list
418          * (when switching away from it), this won't block.
419          * XXX: We need a real interface to do this instead of trickery. */
420         ret = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(to->obj, false);
421         if (ret) {
422                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
423                 return ret;
424         }
425
426         if (!to->obj->has_global_gtt_mapping)
427                 i915_gem_gtt_bind_object(to->obj, to->obj->cache_level);
428
429         if (!to->is_initialized || is_default_context(to))
430                 hw_flags |= MI_RESTORE_INHIBIT;
431         else if (WARN_ON_ONCE(from == to)) /* not yet expected */
432                 hw_flags |= MI_FORCE_RESTORE;
433
434         ret = mi_set_context(ring, to, hw_flags);
435         if (ret) {
436                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
437                 return ret;
438         }
439
440         /* The backing object for the context is done after switching to the
441          * *next* context. Therefore we cannot retire the previous context until
442          * the next context has already started running. In fact, the below code
443          * is a bit suboptimal because the retiring can occur simply after the
444          * MI_SET_CONTEXT instead of when the next seqno has completed.
445          */
446         if (from != NULL) {
447                 from->obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION;
448                 i915_gem_object_move_to_active(from->obj, ring);
449                 /* As long as MI_SET_CONTEXT is serializing, ie. it flushes the
450                  * whole damn pipeline, we don't need to explicitly mark the
451                  * object dirty. The only exception is that the context must be
452                  * correct in case the object gets swapped out. Ideally we'd be
453                  * able to defer doing this until we know the object would be
454                  * swapped, but there is no way to do that yet.
455                  */
456                 from->obj->dirty = 1;
457                 BUG_ON(from->obj->ring != ring);
458
459                 ret = i915_add_request(ring, NULL);
460                 if (ret) {
461                         /* Too late, we've already scheduled a context switch.
462                          * Try to undo the change so that the hw state is
463                          * consistent with out tracking. In case of emergency,
464                          * scream.
465                          */
466                         WARN_ON(mi_set_context(ring, from, MI_RESTORE_INHIBIT));
467                         return ret;
468                 }
469
470                 i915_gem_object_unpin(from->obj);
471                 i915_gem_context_unreference(from);
472         }
473
474         i915_gem_context_reference(to);
475         ring->last_context = to;
476         to->is_initialized = true;
477
478         return 0;
479 }
480
481 /**
482  * i915_switch_context() - perform a GPU context switch.
483  * @ring: ring for which we'll execute the context switch
484  * @file_priv: file_priv associated with the context, may be NULL
485  * @id: context id number
486  * @seqno: sequence number by which the new context will be switched to
487  * @flags:
488  *
489  * The context life cycle is simple. The context refcount is incremented and
490  * decremented by 1 and create and destroy. If the context is in use by the GPU,
491  * it will have a refoucnt > 1. This allows us to destroy the context abstract
492  * object while letting the normal object tracking destroy the backing BO.
493  */
494 int i915_switch_context(struct intel_ring_buffer *ring,
495                         struct drm_file *file,
496                         int to_id)
497 {
498         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
499         struct i915_hw_context *to;
500
501         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
502                 return 0;
503
504         WARN_ON(!mutex_is_locked(&dev_priv->dev->struct_mutex));
505
506         if (ring != &dev_priv->ring[RCS])
507                 return 0;
508
509         if (to_id == DEFAULT_CONTEXT_ID) {
510                 to = ring->default_context;
511         } else {
512                 if (file == NULL)
513                         return -EINVAL;
514
515                 to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, to_id);
516                 if (to == NULL)
517                         return -ENOENT;
518         }
519
520         return do_switch(to);
521 }
522
523 int i915_gem_context_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
524                                   struct drm_file *file)
525 {
526         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
527         struct drm_i915_gem_context_create *args = data;
528         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
529         struct i915_hw_context *ctx;
530         int ret;
531
532         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
533                 return -ENODEV;
534
535         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
536                 return -ENODEV;
537
538         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
539         if (ret)
540                 return ret;
541
542         ctx = create_hw_context(dev, file_priv);
543         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
544         if (IS_ERR(ctx))
545                 return PTR_ERR(ctx);
546
547         args->ctx_id = ctx->id;
548         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d created\n", args->ctx_id);
549
550         return 0;
551 }
552
553 int i915_gem_context_destroy_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
554                                    struct drm_file *file)
555 {
556         struct drm_i915_gem_context_destroy *args = data;
557         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
558         struct i915_hw_context *ctx;
559         int ret;
560
561         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
562                 return -ENODEV;
563
564         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
565         if (ret)
566                 return ret;
567
568         ctx = i915_gem_context_get(file_priv, args->ctx_id);
569         if (!ctx) {
570                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
571                 return -ENOENT;
572         }
573
574         idr_remove(&ctx->file_priv->context_idr, ctx->id);
575         i915_gem_context_unreference(ctx);
576         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
577
578         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d destroyed\n", args->ctx_id);
579         return 0;
580 }