3dd6d563104f588124fae8eadeaba095bb19b352
[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(reg) * 64;
118                 else
119                         ret = GEN7_CXT_TOTAL_SIZE(reg) * 64;
120                 break;
121         default:
122                 BUG();
123         }
124
125         return ret;
126 }
127
128 static void do_destroy(struct i915_hw_context *ctx)
129 {
130         if (ctx->file_priv)
131                 idr_remove(&ctx->file_priv->context_idr, ctx->id);
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         ctx->obj = i915_gem_alloc_object(dev, dev_priv->hw_context_size);
150         if (ctx->obj == NULL) {
151                 kfree(ctx);
152                 DRM_DEBUG_DRIVER("Context object allocated failed\n");
153                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
154         }
155
156         if (INTEL_INFO(dev)->gen >= 7) {
157                 ret = i915_gem_object_set_cache_level(ctx->obj,
158                                                       I915_CACHE_LLC_MLC);
159                 if (ret)
160                         goto err_out;
161         }
162
163         /* The ring associated with the context object is handled by the normal
164          * object tracking code. We give an initial ring value simple to pass an
165          * assertion in the context switch code.
166          */
167         ctx->ring = &dev_priv->ring[RCS];
168
169         /* Default context will never have a file_priv */
170         if (file_priv == NULL)
171                 return ctx;
172
173         ctx->file_priv = file_priv;
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         ctx->id = ret;
180
181         return ctx;
182
183 err_out:
184         do_destroy(ctx);
185         return ERR_PTR(ret);
186 }
187
188 static inline bool is_default_context(struct i915_hw_context *ctx)
189 {
190         return (ctx == ctx->ring->default_context);
191 }
192
193 /**
194  * The default context needs to exist per ring that uses contexts. It stores the
195  * context state of the GPU for applications that don't utilize HW contexts, as
196  * well as an idle case.
197  */
198 static int create_default_context(struct drm_i915_private *dev_priv)
199 {
200         struct i915_hw_context *ctx;
201         int ret;
202
203         DRM_LOCK_ASSERT(dev_priv->dev);
204
205         ctx = create_hw_context(dev_priv->dev, NULL);
206         if (IS_ERR(ctx))
207                 return PTR_ERR(ctx);
208
209         /* We may need to do things with the shrinker which require us to
210          * immediately switch back to the default context. This can cause a
211          * problem as pinning the default context also requires GTT space which
212          * may not be available. To avoid this we always pin the
213          * default context.
214          */
215         dev_priv->ring[RCS].default_context = ctx;
216         ret = i915_gem_object_pin(ctx->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
217         if (ret)
218                 goto err_destroy;
219
220         ret = do_switch(ctx);
221         if (ret)
222                 goto err_unpin;
223
224         DRM_DEBUG_DRIVER("Default HW context loaded\n");
225         return 0;
226
227 err_unpin:
228         i915_gem_object_unpin(ctx->obj);
229 err_destroy:
230         do_destroy(ctx);
231         return ret;
232 }
233
234 void i915_gem_context_init(struct drm_device *dev)
235 {
236         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
237
238         if (!HAS_HW_CONTEXTS(dev)) {
239                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
240                 return;
241         }
242
243         /* If called from reset, or thaw... we've been here already */
244         if (dev_priv->hw_contexts_disabled ||
245             dev_priv->ring[RCS].default_context)
246                 return;
247
248         dev_priv->hw_context_size = round_up(get_context_size(dev), 4096);
249
250         if (dev_priv->hw_context_size > (1<<20)) {
251                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
252                 return;
253         }
254
255         if (create_default_context(dev_priv)) {
256                 dev_priv->hw_contexts_disabled = true;
257                 return;
258         }
259
260         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context support initialized\n");
261 }
262
263 void i915_gem_context_fini(struct drm_device *dev)
264 {
265         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
266
267         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
268                 return;
269
270         /* The only known way to stop the gpu from accessing the hw context is
271          * to reset it. Do this as the very last operation to avoid confusing
272          * other code, leading to spurious errors. */
273         intel_gpu_reset(dev);
274
275         i915_gem_object_unpin(dev_priv->ring[RCS].default_context->obj);
276
277         do_destroy(dev_priv->ring[RCS].default_context);
278 }
279
280 static int context_idr_cleanup(int id, void *p, void *data)
281 {
282         struct i915_hw_context *ctx = p;
283
284         BUG_ON(id == DEFAULT_CONTEXT_ID);
285
286         do_destroy(ctx);
287
288         return 0;
289 }
290
291 void i915_gem_context_close(struct drm_device *dev, struct drm_file *file)
292 {
293         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
294
295         mutex_lock(&dev->struct_mutex);
296         idr_for_each(&file_priv->context_idr, context_idr_cleanup, NULL);
297         idr_destroy(&file_priv->context_idr);
298         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
299 }
300
301 static struct i915_hw_context *
302 i915_gem_context_get(struct drm_i915_file_private *file_priv, u32 id)
303 {
304         return (struct i915_hw_context *)idr_find(&file_priv->context_idr, id);
305 }
306
307 static inline int
308 mi_set_context(struct intel_ring_buffer *ring,
309                struct i915_hw_context *new_context,
310                u32 hw_flags)
311 {
312         int ret;
313
314         /* w/a: If Flush TLB Invalidation Mode is enabled, driver must do a TLB
315          * invalidation prior to MI_SET_CONTEXT. On GEN6 we don't set the value
316          * explicitly, so we rely on the value at ring init, stored in
317          * itlb_before_ctx_switch.
318          */
319         if (IS_GEN6(ring->dev) && ring->itlb_before_ctx_switch) {
320                 ret = ring->flush(ring, I915_GEM_GPU_DOMAINS, 0);
321                 if (ret)
322                         return ret;
323         }
324
325         ret = intel_ring_begin(ring, 6);
326         if (ret)
327                 return ret;
328
329         if (IS_GEN7(ring->dev))
330                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_DISABLE);
331         else
332                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
333
334         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
335         intel_ring_emit(ring, MI_SET_CONTEXT);
336         intel_ring_emit(ring, new_context->obj->gtt_offset |
337                         MI_MM_SPACE_GTT |
338                         MI_SAVE_EXT_STATE_EN |
339                         MI_RESTORE_EXT_STATE_EN |
340                         hw_flags);
341         /* w/a: MI_SET_CONTEXT must always be followed by MI_NOOP */
342         intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
343
344         if (IS_GEN7(ring->dev))
345                 intel_ring_emit(ring, MI_ARB_ON_OFF | MI_ARB_ENABLE);
346         else
347                 intel_ring_emit(ring, MI_NOOP);
348
349         intel_ring_advance(ring);
350
351         return ret;
352 }
353
354 static int do_switch(struct i915_hw_context *to)
355 {
356         struct intel_ring_buffer *ring = to->ring;
357         struct drm_i915_gem_object *from_obj = ring->last_context_obj;
358         u32 hw_flags = 0;
359         int ret;
360
361         BUG_ON(from_obj != NULL && from_obj->pin_count == 0);
362
363         if (from_obj == to->obj)
364                 return 0;
365
366         ret = i915_gem_object_pin(to->obj, CONTEXT_ALIGN, false, false);
367         if (ret)
368                 return ret;
369
370         /* Clear this page out of any CPU caches for coherent swap-in/out. Note
371          * that thanks to write = false in this call and us not setting any gpu
372          * write domains when putting a context object onto the active list
373          * (when switching away from it), this won't block.
374          * XXX: We need a real interface to do this instead of trickery. */
375         ret = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(to->obj, false);
376         if (ret) {
377                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
378                 return ret;
379         }
380
381         if (!to->obj->has_global_gtt_mapping)
382                 i915_gem_gtt_bind_object(to->obj, to->obj->cache_level);
383
384         if (!to->is_initialized || is_default_context(to))
385                 hw_flags |= MI_RESTORE_INHIBIT;
386         else if (WARN_ON_ONCE(from_obj == to->obj)) /* not yet expected */
387                 hw_flags |= MI_FORCE_RESTORE;
388
389         ret = mi_set_context(ring, to, hw_flags);
390         if (ret) {
391                 i915_gem_object_unpin(to->obj);
392                 return ret;
393         }
394
395         /* The backing object for the context is done after switching to the
396          * *next* context. Therefore we cannot retire the previous context until
397          * the next context has already started running. In fact, the below code
398          * is a bit suboptimal because the retiring can occur simply after the
399          * MI_SET_CONTEXT instead of when the next seqno has completed.
400          */
401         if (from_obj != NULL) {
402                 from_obj->base.read_domains = I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION;
403                 i915_gem_object_move_to_active(from_obj, ring);
404                 /* As long as MI_SET_CONTEXT is serializing, ie. it flushes the
405                  * whole damn pipeline, we don't need to explicitly mark the
406                  * object dirty. The only exception is that the context must be
407                  * correct in case the object gets swapped out. Ideally we'd be
408                  * able to defer doing this until we know the object would be
409                  * swapped, but there is no way to do that yet.
410                  */
411                 from_obj->dirty = 1;
412                 BUG_ON(from_obj->ring != ring);
413                 i915_gem_object_unpin(from_obj);
414
415                 drm_gem_object_unreference(&from_obj->base);
416         }
417
418         drm_gem_object_reference(&to->obj->base);
419         ring->last_context_obj = to->obj;
420         to->is_initialized = true;
421
422         return 0;
423 }
424
425 /**
426  * i915_switch_context() - perform a GPU context switch.
427  * @ring: ring for which we'll execute the context switch
428  * @file_priv: file_priv associated with the context, may be NULL
429  * @id: context id number
430  * @seqno: sequence number by which the new context will be switched to
431  * @flags:
432  *
433  * The context life cycle is simple. The context refcount is incremented and
434  * decremented by 1 and create and destroy. If the context is in use by the GPU,
435  * it will have a refoucnt > 1. This allows us to destroy the context abstract
436  * object while letting the normal object tracking destroy the backing BO.
437  */
438 int i915_switch_context(struct intel_ring_buffer *ring,
439                         struct drm_file *file,
440                         int to_id)
441 {
442         struct drm_i915_private *dev_priv = ring->dev->dev_private;
443         struct i915_hw_context *to;
444
445         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
446                 return 0;
447
448         if (ring != &dev_priv->ring[RCS])
449                 return 0;
450
451         if (to_id == DEFAULT_CONTEXT_ID) {
452                 to = ring->default_context;
453         } else {
454                 if (file == NULL)
455                         return -EINVAL;
456
457                 to = i915_gem_context_get(file->driver_priv, to_id);
458                 if (to == NULL)
459                         return -ENOENT;
460         }
461
462         return do_switch(to);
463 }
464
465 int i915_gem_context_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
466                                   struct drm_file *file)
467 {
468         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
469         struct drm_i915_gem_context_create *args = data;
470         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
471         struct i915_hw_context *ctx;
472         int ret;
473
474         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
475                 return -ENODEV;
476
477         if (dev_priv->hw_contexts_disabled)
478                 return -ENODEV;
479
480         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
481         if (ret)
482                 return ret;
483
484         ctx = create_hw_context(dev, file_priv);
485         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
486         if (IS_ERR(ctx))
487                 return PTR_ERR(ctx);
488
489         args->ctx_id = ctx->id;
490         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d created\n", args->ctx_id);
491
492         return 0;
493 }
494
495 int i915_gem_context_destroy_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
496                                    struct drm_file *file)
497 {
498         struct drm_i915_gem_context_destroy *args = data;
499         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
500         struct i915_hw_context *ctx;
501         int ret;
502
503         if (!(dev->driver->driver_features & DRIVER_GEM))
504                 return -ENODEV;
505
506         ret = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
507         if (ret)
508                 return ret;
509
510         ctx = i915_gem_context_get(file_priv, args->ctx_id);
511         if (!ctx) {
512                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
513                 return -ENOENT;
514         }
515
516         do_destroy(ctx);
517
518         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
519
520         DRM_DEBUG_DRIVER("HW context %d destroyed\n", args->ctx_id);
521         return 0;
522 }