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  * $FreeBSD: head/sys/dev/drm2/ttm/ttm_memory.c 248663 2013-03-23 20:46:47Z dumbbell $
  27  **************************************************************************/
  28
  29 #define pr_fmt(fmt) "[TTM] " fmt
  30
  31 #include <drm/drmP.h>
  32 #include <drm/ttm/ttm_memory.h>
  33 #include <drm/ttm/ttm_module.h>
  34 #include <drm/ttm/ttm_page_alloc.h>
  35 #include <linux/export.h>
  36
  37 #define TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES 4
  38
  39 struct ttm_mem_zone {
  40         struct kobject kobj;
  41         struct ttm_mem_global *glob;
  42         const char *name;
  43         uint64_t zone_mem;
  44         uint64_t emer_mem;
  45         uint64_t max_mem;
  46         uint64_t swap_limit;
  47         uint64_t used_mem;
  48 };
  49
  50 static struct attribute ttm_mem_sys = {
  51         .name = "zone_memory",
  52         .mode = S_IRUGO
  53 };
  54 static struct attribute ttm_mem_emer = {
  55         .name = "emergency_memory",
  56         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  57 };
  58 static struct attribute ttm_mem_max = {
  59         .name = "available_memory",
  60         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  61 };
  62 static struct attribute ttm_mem_swap = {
  63         .name = "swap_limit",
  64         .mode = S_IRUGO | S_IWUSR
  65 };
  66 static struct attribute ttm_mem_used = {
  67         .name = "used_memory",
  68         .mode = S_IRUGO
  69 };
  70
  71 static void ttm_mem_zone_kobj_release(struct kobject *kobj)
  72 {
  73         struct ttm_mem_zone *zone =
  74                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
  75
  76         pr_info("Zone %7s: Used memory at exit: %llu kiB\n",
  77                 zone->name, (unsigned long long)zone->used_mem >> 10);
  78         kfree(zone);
  79 }
  80
  81 static ssize_t ttm_mem_zone_show(struct kobject *kobj,
  82                                  struct attribute *attr,
  83                                  char *buffer)
  84 {
  85         struct ttm_mem_zone *zone =
  86                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
  87         uint64_t val = 0;
  88
  89         spin_lock(&zone->glob->lock);
  90         if (attr == &ttm_mem_sys)
  91                 val = zone->zone_mem;
  92         else if (attr == &ttm_mem_emer)
  93                 val = zone->emer_mem;
  94         else if (attr == &ttm_mem_max)
  95                 val = zone->max_mem;
  96         else if (attr == &ttm_mem_swap)
  97                 val = zone->swap_limit;
  98         else if (attr == &ttm_mem_used)
  99                 val = zone->used_mem;
 100         spin_unlock(&zone->glob->lock);
 101
 102         return ksnprintf(buffer, PAGE_SIZE, "%llu\n",
 103                         (unsigned long long) val >> 10);
 104 }
 105
 106 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob);
 107
 108 static ssize_t ttm_mem_zone_store(struct kobject *kobj,
 109                                   struct attribute *attr,
 110                                   const char *buffer,
 111                                   size_t size)
 112 {
 113         struct ttm_mem_zone *zone =
 114                 container_of(kobj, struct ttm_mem_zone, kobj);
 115         int chars;
 116         unsigned long val;
 117         uint64_t val64;
 118
 119         chars = ksscanf(buffer, "%lu", &val);
 120         if (chars == 0)
 121                 return size;
 122
 123         val64 = val;
 124         val64 <<= 10;
 125
 126         spin_lock(&zone->glob->lock);
 127         if (val64 > zone->zone_mem)
 128                 val64 = zone->zone_mem;
 129         if (attr == &ttm_mem_emer) {
 130                 zone->emer_mem = val64;
 131                 if (zone->max_mem > val64)
 132                         zone->max_mem = val64;
 133         } else if (attr == &ttm_mem_max) {
 134                 zone->max_mem = val64;
 135                 if (zone->emer_mem < val64)
 136                         zone->emer_mem = val64;
 137         } else if (attr == &ttm_mem_swap)
 138                 zone->swap_limit = val64;
 139         spin_unlock(&zone->glob->lock);
 140
 141         ttm_check_swapping(zone->glob);
 142
 143         return size;
 144 }
 145
 146 static struct attribute *ttm_mem_zone_attrs[] = {
 147         &ttm_mem_sys,
 148         &ttm_mem_emer,
 149         &ttm_mem_max,
 150         &ttm_mem_swap,
 151         &ttm_mem_used,
 152         NULL
 153 };
 154
 155 static const struct sysfs_ops ttm_mem_zone_ops = {
 156         .show = &ttm_mem_zone_show,
 157         .store = &ttm_mem_zone_store
 158 };
 159
 160 static struct kobj_type ttm_mem_zone_kobj_type = {
 161         .release = &ttm_mem_zone_kobj_release,
 162         .sysfs_ops = &ttm_mem_zone_ops,
 163         .default_attrs = ttm_mem_zone_attrs,
 164 };
 165
 166 static void ttm_mem_global_kobj_release(struct kobject *kobj)
 167 {
 168         struct ttm_mem_global *glob =
 169                 container_of(kobj, struct ttm_mem_global, kobj);
 170
 171         kfree(glob);
 172 }
 173
 174 static struct kobj_type ttm_mem_glob_kobj_type = {
 175         .release = &ttm_mem_global_kobj_release,
 176 };
 177
 178 static bool ttm_zones_above_swap_target(struct ttm_mem_global *glob,
 179                                         bool from_wq, uint64_t extra)
 180 {
 181         unsigned int i;
 182         struct ttm_mem_zone *zone;
 183         uint64_t target;
 184
 185         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 186                 zone = glob->zones[i];
 187
 188                 if (from_wq)
 189                         target = zone->swap_limit;
 190                 else if (priv_check(curthread, PRIV_VM_MLOCK) == 0)
 191                         target = zone->emer_mem;
 192                 else
 193                         target = zone->max_mem;
 194
 195                 target = (extra > target) ? 0ULL : target;
 196
 197                 if (zone->used_mem > target)
 198                         return true;
 199         }
 200         return false;
 201 }
 202
 203 /**
 204  * At this point we only support a single shrink callback.
 205  * Extend this if needed, perhaps using a linked list of callbacks.
 206  * Note that this function is reentrant:
 207  * many threads may try to swap out at any given time.
 208  */
 209
 210 static void ttm_shrink(struct ttm_mem_global *glob, bool from_wq,
 211                        uint64_t extra)
 212 {
 213         int ret;
 214         struct ttm_mem_shrink *shrink;
 215
 216         spin_lock(&glob->lock);
 217         if (glob->shrink == NULL)
 218                 goto out;
 219
 220         while (ttm_zones_above_swap_target(glob, from_wq, extra)) {
 221                 shrink = glob->shrink;
 222                 spin_unlock(&glob->lock);
 223                 ret = shrink->do_shrink(shrink);
 224                 spin_lock(&glob->lock);
 225                 if (unlikely(ret != 0))
 226                         goto out;
 227         }
 228 out:
 229         spin_unlock(&glob->lock);
 230 }
 231
 232
 233
 234 static void ttm_shrink_work(void *arg, int pending __unused)
 235 {
 236         struct ttm_mem_global *glob = arg;
 237
 238         ttm_shrink(glob, true, 0ULL);
 239 }
 240
 241 static int ttm_mem_init_kernel_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 242     uint64_t mem)
 243 {
 244         struct ttm_mem_zone *zone = kzalloc(sizeof(*zone), GFP_KERNEL);
 245         int ret;
 246
 247         zone->name = "kernel";
 248         zone->zone_mem = mem;
 249         zone->max_mem = mem >> 1;
 250         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 251         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 252         zone->used_mem = 0;
 253         zone->glob = glob;
 254         glob->zone_kernel = zone;
 255         ret = kobject_init_and_add(
 256                 &zone->kobj, &ttm_mem_zone_kobj_type, &glob->kobj, zone->name);
 257         if (unlikely(ret != 0)) {
 258                 kobject_put(&zone->kobj);
 259                 return ret;
 260         }
 261         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 262         return 0;
 263 }
 264
 265 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 266 #else
 267 static int ttm_mem_init_dma32_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 268     uint64_t mem)
 269 {
 270         struct ttm_mem_zone *zone = kzalloc(sizeof(*zone), GFP_KERNEL);
 271         int ret;
 272
 273         /**
 274          * No special dma32 zone needed.
 275          */
 276
 277         if ((physmem * PAGE_SIZE) <= ((uint64_t) 1ULL << 32)) {
 278                 kfree(zone);
 279                 return 0;
 280         }
 281
 282         /*
 283          * Limit max dma32 memory to 4GB for now
 284          * until we can figure out how big this
 285          * zone really is.
 286          */
 287         if (mem > ((uint64_t) 1ULL << 32))
 288                 mem = ((uint64_t) 1ULL << 32);
 289
 290         zone->name = "dma32";
 291         zone->zone_mem = mem;
 292         zone->max_mem = mem >> 1;
 293         zone->emer_mem = (mem >> 1) + (mem >> 2);
 294         zone->swap_limit = zone->max_mem - (mem >> 3);
 295         zone->used_mem = 0;
 296         zone->glob = glob;
 297         glob->zone_dma32 = zone;
 298         ret = kobject_init_and_add(
 299                 &zone->kobj, &ttm_mem_zone_kobj_type, &glob->kobj, zone->name);
 300         if (unlikely(ret != 0)) {
 301                 kobject_put(&zone->kobj);
 302                 return ret;
 303         }
 304         glob->zones[glob->num_zones++] = zone;
 305         return 0;
 306 }
 307 #endif
 308
 309 int ttm_mem_global_init(struct ttm_mem_global *glob)
 310 {
 311         u_int64_t mem;
 312         int ret;
 313         int i;
 314         struct ttm_mem_zone *zone;
 315
 316         spin_init(&glob->lock, "ttmemglob");
 317         glob->swap_queue = taskqueue_create("ttm_swap", M_WAITOK,
 318             taskqueue_thread_enqueue, &glob->swap_queue);
 319         taskqueue_start_threads(&glob->swap_queue, 1, TDPRI_KERN_DAEMON,
 320                                 -1, "ttm swap");
 321         TASK_INIT(&glob->work, 0, ttm_shrink_work, glob);
 322         ret = kobject_init_and_add(
 323                 &glob->kobj, &ttm_mem_glob_kobj_type, ttm_get_kobj(), "memory_accounting");
 324         if (unlikely(ret != 0)) {
 325                 kobject_put(&glob->kobj);
 326                 return ret;
 327         }
 328
 329         /*
 330          * Managed contiguous memory for TTM.  Only use kernel-reserved
 331          * dma memory for TTM, which can be controlled via /boot/loader.conf
 332          * (e.g. vm.dma_reserved=256m).  This is the only truly dependable
 333          * DMA memory.
 334          */
 335         mem = (uint64_t)vm_contig_avail_pages() * PAGE_SIZE;
 336
 337         ret = ttm_mem_init_kernel_zone(glob, mem);
 338         if (unlikely(ret != 0))
 339                 goto out_no_zone;
 340         ret = ttm_mem_init_dma32_zone(glob, mem);
 341         if (unlikely(ret != 0))
 342                 goto out_no_zone;
 343         pr_info("(struct ttm_mem_global *)%p\n", glob);
 344         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 345                 zone = glob->zones[i];
 346                 pr_info("Zone %7s: Available graphics memory: %llu kiB\n",
 347                         zone->name, (unsigned long long)zone->max_mem >> 10);
 348         }
 349         ttm_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 350         ttm_dma_page_alloc_init(glob, glob->zone_kernel->max_mem/(2*PAGE_SIZE));
 351         return 0;
 352 out_no_zone:
 353         ttm_mem_global_release(glob);
 354         return ret;
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_init);
 357
 358 void ttm_mem_global_release(struct ttm_mem_global *glob)
 359 {
 360         unsigned int i;
 361         struct ttm_mem_zone *zone;
 362
 363         /* let the page allocator first stop the shrink work. */
 364         ttm_page_alloc_fini();
 365         ttm_dma_page_alloc_fini();
 366
 367         taskqueue_drain(glob->swap_queue, &glob->work);
 368         taskqueue_free(glob->swap_queue);
 369         glob->swap_queue = NULL;
 370         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 371                 zone = glob->zones[i];
 372                 kobject_del(&zone->kobj);
 373                 kobject_put(&zone->kobj);
 374         }
 375         kobject_del(&glob->kobj);
 376         kobject_put(&glob->kobj);
 377
 378 }
 379 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_release);
 380
 381 static void ttm_check_swapping(struct ttm_mem_global *glob)
 382 {
 383         bool needs_swapping = false;
 384         unsigned int i;
 385         struct ttm_mem_zone *zone;
 386
 387         spin_lock(&glob->lock);
 388         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 389                 zone = glob->zones[i];
 390                 if (zone->used_mem > zone->swap_limit) {
 391                         needs_swapping = true;
 392                         break;
 393                 }
 394         }
 395         spin_unlock(&glob->lock);
 396
 397         if (unlikely(needs_swapping))
 398                 taskqueue_enqueue(glob->swap_queue, &glob->work);
 399
 400 }
 401
 402 static void ttm_mem_global_free_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 403                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 404                                      uint64_t amount)
 405 {
 406         unsigned int i;
 407         struct ttm_mem_zone *zone;
 408
 409         spin_lock(&glob->lock);
 410         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 411                 zone = glob->zones[i];
 412                 if (single_zone && zone != single_zone)
 413                         continue;
 414                 zone->used_mem -= amount;
 415         }
 416         spin_unlock(&glob->lock);
 417 }
 418
 419 void ttm_mem_global_free(struct ttm_mem_global *glob,
 420                          uint64_t amount)
 421 {
 422         ttm_mem_global_free_zone(glob, NULL, amount);
 423 }
 424 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_free);
 425
 426 static int ttm_mem_global_reserve(struct ttm_mem_global *glob,
 427                                   struct ttm_mem_zone *single_zone,
 428                                   uint64_t amount, bool reserve)
 429 {
 430         uint64_t limit;
 431         int ret = -ENOMEM;
 432         unsigned int i;
 433         struct ttm_mem_zone *zone;
 434
 435         spin_lock(&glob->lock);
 436         for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 437                 zone = glob->zones[i];
 438                 if (single_zone && zone != single_zone)
 439                         continue;
 440
 441                 limit = (priv_check(curthread, PRIV_VM_MLOCK) == 0) ?
 442                         zone->emer_mem : zone->max_mem;
 443
 444                 if (zone->used_mem > limit)
 445                         goto out_unlock;
 446         }
 447
 448         if (reserve) {
 449                 for (i = 0; i < glob->num_zones; ++i) {
 450                         zone = glob->zones[i];
 451                         if (single_zone && zone != single_zone)
 452                                 continue;
 453                         zone->used_mem += amount;
 454                 }
 455         }
 456
 457         ret = 0;
 458 out_unlock:
 459         spin_unlock(&glob->lock);
 460         ttm_check_swapping(glob);
 461
 462         return ret;
 463 }
 464
 465
 466 static int ttm_mem_global_alloc_zone(struct ttm_mem_global *glob,
 467                                      struct ttm_mem_zone *single_zone,
 468                                      uint64_t memory,
 469                                      bool no_wait, bool interruptible)
 470 {
 471         int count = TTM_MEMORY_ALLOC_RETRIES;
 472
 473         while (unlikely(ttm_mem_global_reserve(glob,
 474                                                single_zone,
 475                                                memory, true)
 476                         != 0)) {
 477                 if (no_wait)
 478                         return -ENOMEM;
 479                 if (unlikely(count-- == 0))
 480                         return -ENOMEM;
 481                 ttm_shrink(glob, false, memory + (memory >> 2) + 16);
 482         }
 483
 484         return 0;
 485 }
 486
 487 int ttm_mem_global_alloc(struct ttm_mem_global *glob, uint64_t memory,
 488                          bool no_wait, bool interruptible)
 489 {
 490         /**
 491          * Normal allocations of kernel memory are registered in
 492          * all zones.
 493          */
 494
 495         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, NULL, memory, no_wait,
 496                                          interruptible);
 497 }
 498 EXPORT_SYMBOL(ttm_mem_global_alloc);
 499
 500 int ttm_mem_global_alloc_page(struct ttm_mem_global *glob,
 501                               struct page *page,
 502                               bool no_wait, bool interruptible)
 503 {
 504
 505         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 506
 507         /**
 508          * Page allocations may be registed in a single zone
 509          * only if highmem or !dma32.
 510          */
 511
 512         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 513                 zone = glob->zone_kernel;
 514         return ttm_mem_global_alloc_zone(glob, zone, PAGE_SIZE, no_wait,
 515                                          interruptible);
 516 }
 517
 518 void ttm_mem_global_free_page(struct ttm_mem_global *glob, struct page *page)
 519 {
 520         struct ttm_mem_zone *zone = NULL;
 521
 522         if (glob->zone_dma32 && page_to_pfn(page) > 0x00100000UL)
 523                 zone = glob->zone_kernel;
 524         ttm_mem_global_free_zone(glob, zone, PAGE_SIZE);
 525 }
 526
 527
 528 size_t ttm_round_pot(size_t size)
 529 {
 530         if ((size & (size - 1)) == 0)
 531                 return size;
 532         else if (size > PAGE_SIZE)
 533                 return PAGE_ALIGN(size);
 534         else {
 535                 size_t tmp_size = 4;
 536
 537                 while (tmp_size < size)
 538                         tmp_size <<= 1;
 539
 540                 return tmp_size;
 541         }
 542         return 0;
 543 }
 544 EXPORT_SYMBOL(ttm_round_pot);