drivers/gpu/drm/radeon/radeon_vm.c

   1 /*
   2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
   4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
  10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  23  *
  24  * Authors: Dave Airlie
  25  *          Alex Deucher
  26  *          Jerome Glisse
  27  */
  28 #include <drm/drmP.h>
  29 #include <drm/radeon_drm.h>
  30 #include "radeon.h"
  31 #include "radeon_trace.h"
  32
  33 /*
  34  * GPUVM
  35  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
  36  * rather than there being a single global gart table
  37  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
  38  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
  39  * vram pages and system memory pages and system memory pages
  40  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
  41  * (uncached system pages).
  42  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
  43  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
  44  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
  45  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
  46  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
  47  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
  48  * command buffers and a VMID is assigned.
  49  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
  50  * SI supports 16.
  51  */
  52
  53 /**
  54  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
  55  *
  56  * @rdev: radeon_device pointer
  57  *
  58  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
  59  */
  60 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
  61 {
  62         return rdev->vm_manager.max_pfn >> radeon_vm_block_size;
  63 }
  64
  65 /**
  66  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
  67  *
  68  * @rdev: radeon_device pointer
  69  *
  70  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
  71  */
  72 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
  73 {
  74         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
  75 }
  76
  77 /**
  78  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
  79  *
  80  * @rdev: radeon_device pointer
  81  *
  82  * Init the vm manager (cayman+).
  83  * Returns 0 for success, error for failure.
  84  */
  85 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
  86 {
  87         int r;
  88
  89         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
  90                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
  91                 if (r)
  92                         return r;
  93
  94                 rdev->vm_manager.enabled = true;
  95         }
  96         return 0;
  97 }
  98
  99 /**
 100  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
 101  *
 102  * @rdev: radeon_device pointer
 103  *
 104  * Tear down the VM manager (cayman+).
 105  */
 106 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
 107 {
 108         int i;
 109
 110         if (!rdev->vm_manager.enabled)
 111                 return;
 112
 113         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i)
 114                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
 115         radeon_asic_vm_fini(rdev);
 116         rdev->vm_manager.enabled = false;
 117 }
 118
 119 /**
 120  * radeon_vm_get_bos - add the vm BOs to a validation list
 121  *
 122  * @vm: vm providing the BOs
 123  * @head: head of validation list
 124  *
 125  * Add the page directory to the list of BOs to
 126  * validate for command submission (cayman+).
 127  */
 128 struct radeon_cs_reloc *radeon_vm_get_bos(struct radeon_device *rdev,
 129                                           struct radeon_vm *vm,
 130                                           struct list_head *head)
 131 {
 132         struct radeon_cs_reloc *list;
 133         unsigned i, idx;
 134
 135         list = kmalloc_array(vm->max_pde_used + 2,
 136                              sizeof(struct radeon_cs_reloc), GFP_KERNEL);
 137         if (!list)
 138                 return NULL;
 139
 140         /* add the vm page table to the list */
 141         list[0].gobj = NULL;
 142         list[0].robj = vm->page_directory;
 143         list[0].prefered_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 144         list[0].allowed_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 145         list[0].tv.bo = &vm->page_directory->tbo;
 146         list[0].tiling_flags = 0;
 147         list[0].handle = 0;
 148         list_add(&list[0].tv.head, head);
 149
 150         for (i = 0, idx = 1; i <= vm->max_pde_used; i++) {
 151                 if (!vm->page_tables[i].bo)
 152                         continue;
 153
 154                 list[idx].gobj = NULL;
 155                 list[idx].robj = vm->page_tables[i].bo;
 156                 list[idx].prefered_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 157                 list[idx].allowed_domains = RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM;
 158                 list[idx].tv.bo = &list[idx].robj->tbo;
 159                 list[idx].tiling_flags = 0;
 160                 list[idx].handle = 0;
 161                 list_add(&list[idx++].tv.head, head);
 162         }
 163
 164         return list;
 165 }
 166
 167 /**
 168  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
 169  *
 170  * @rdev: radeon_device pointer
 171  * @vm: vm to allocate id for
 172  * @ring: ring we want to submit job to
 173  *
 174  * Allocate an id for the vm (cayman+).
 175  * Returns the fence we need to sync to (if any).
 176  *
 177  * Global and local mutex must be locked!
 178  */
 179 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
 180                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
 181 {
 182         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
 183         unsigned choices[2] = {};
 184         unsigned i;
 185
 186         /* check if the id is still valid */
 187         if (vm->last_id_use && vm->last_id_use == rdev->vm_manager.active[vm->id])
 188                 return NULL;
 189
 190         /* we definately need to flush */
 191         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 192
 193         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
 194         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
 195                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
 196
 197                 if (fence == NULL) {
 198                         /* found a free one */
 199                         vm->id = i;
 200                         trace_radeon_vm_grab_id(vm->id, ring);
 201                         return NULL;
 202                 }
 203
 204                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
 205                         best[fence->ring] = fence;
 206                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
 207                 }
 208         }
 209
 210         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 211                 if (choices[i]) {
 212                         vm->id = choices[i];
 213                         trace_radeon_vm_grab_id(vm->id, ring);
 214                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
 215                 }
 216         }
 217
 218         /* should never happen */
 219         BUG();
 220         return NULL;
 221 }
 222
 223 /**
 224  * radeon_vm_flush - hardware flush the vm
 225  *
 226  * @rdev: radeon_device pointer
 227  * @vm: vm we want to flush
 228  * @ring: ring to use for flush
 229  *
 230  * Flush the vm (cayman+).
 231  *
 232  * Global and local mutex must be locked!
 233  */
 234 void radeon_vm_flush(struct radeon_device *rdev,
 235                      struct radeon_vm *vm,
 236                      int ring)
 237 {
 238         uint64_t pd_addr = radeon_bo_gpu_offset(vm->page_directory);
 239
 240         /* if we can't remember our last VM flush then flush now! */
 241         /* XXX figure out why we have to flush all the time */
 242         if (!vm->last_flush || true || pd_addr != vm->pd_gpu_addr) {
 243                 vm->pd_gpu_addr = pd_addr;
 244                 radeon_ring_vm_flush(rdev, ring, vm);
 245         }
 246 }
 247
 248 /**
 249  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
 250  *
 251  * @rdev: radeon_device pointer
 252  * @vm: vm we want to fence
 253  * @fence: fence to remember
 254  *
 255  * Fence the vm (cayman+).
 256  * Set the fence used to protect page table and id.
 257  *
 258  * Global and local mutex must be locked!
 259  */
 260 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
 261                      struct radeon_vm *vm,
 262                      struct radeon_fence *fence)
 263 {
 264         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 265         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
 266
 267         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
 268         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
 269
 270         radeon_fence_unref(&vm->last_id_use);
 271         vm->last_id_use = radeon_fence_ref(fence);
 272
 273         /* we just flushed the VM, remember that */
 274         if (!vm->last_flush)
 275                 vm->last_flush = radeon_fence_ref(fence);
 276 }
 277
 278 /**
 279  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
 280  *
 281  * @vm: requested vm
 282  * @bo: requested buffer object
 283  *
 284  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
 285  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
 286  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
 287  *
 288  * Object has to be reserved!
 289  */
 290 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
 291                                        struct radeon_bo *bo)
 292 {
 293         struct radeon_bo_va *bo_va;
 294
 295         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 296                 if (bo_va->vm == vm) {
 297                         return bo_va;
 298                 }
 299         }
 300         return NULL;
 301 }
 302
 303 /**
 304  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
 305  *
 306  * @rdev: radeon_device pointer
 307  * @vm: requested vm
 308  * @bo: radeon buffer object
 309  *
 310  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
 311  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
 312  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
 313  *
 314  * Object has to be reserved!
 315  */
 316 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
 317                                       struct radeon_vm *vm,
 318                                       struct radeon_bo *bo)
 319 {
 320         struct radeon_bo_va *bo_va;
 321
 322         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 323         if (bo_va == NULL) {
 324                 return NULL;
 325         }
 326         bo_va->vm = vm;
 327         bo_va->bo = bo;
 328         bo_va->soffset = 0;
 329         bo_va->eoffset = 0;
 330         bo_va->flags = 0;
 331         bo_va->valid = false;
 332         bo_va->ref_count = 1;
 333         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
 334         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
 335         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_status);
 336
 337         mutex_lock(&vm->mutex);
 338         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
 339         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
 340         mutex_unlock(&vm->mutex);
 341
 342         return bo_va;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * radeon_vm_clear_bo - initially clear the page dir/table
 347  *
 348  * @rdev: radeon_device pointer
 349  * @bo: bo to clear
 350  */
 351 static int radeon_vm_clear_bo(struct radeon_device *rdev,
 352                               struct radeon_bo *bo)
 353 {
 354         struct ttm_validate_buffer tv;
 355         struct ww_acquire_ctx ticket;
 356         struct list_head head;
 357         struct radeon_ib ib;
 358         unsigned entries;
 359         uint64_t addr;
 360         int r;
 361
 362         memset(&tv, 0, sizeof(tv));
 363         tv.bo = &bo->tbo;
 364
 365         INIT_LIST_HEAD(&head);
 366         list_add(&tv.head, &head);
 367
 368         r = ttm_eu_reserve_buffers(&ticket, &head);
 369         if (r)
 370                 return r;
 371
 372         r = ttm_bo_validate(&bo->tbo, &bo->placement, true, false);
 373         if (r)
 374                 goto error;
 375
 376         addr = radeon_bo_gpu_offset(bo);
 377         entries = radeon_bo_size(bo) / 8;
 378
 379         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib,
 380                           NULL, entries * 2 + 64);
 381         if (r)
 382                 goto error;
 383
 384         ib.length_dw = 0;
 385
 386         radeon_asic_vm_set_page(rdev, &ib, addr, 0, entries, 0, 0);
 387
 388         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
 389         if (r)
 390                 goto error;
 391
 392         ttm_eu_fence_buffer_objects(&ticket, &head, ib.fence);
 393         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 394
 395         return 0;
 396
 397 error:
 398         ttm_eu_backoff_reservation(&ticket, &head);
 399         return r;
 400 }
 401
 402 /**
 403  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
 404  *
 405  * @rdev: radeon_device pointer
 406  * @bo_va: bo_va to store the address
 407  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
 408  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
 409  *
 410  * Set offset of @bo_va (cayman+).
 411  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
 412  * Returns 0 for success, error for failure.
 413  *
 414  * Object has to be reserved!
 415  */
 416 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
 417                           struct radeon_bo_va *bo_va,
 418                           uint64_t soffset,
 419                           uint32_t flags)
 420 {
 421         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
 422         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
 423         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 424         struct radeon_bo_va *tmp;
 425         struct list_head *head;
 426         unsigned last_pfn, pt_idx;
 427         int r;
 428
 429         if (soffset) {
 430                 /* make sure object fit at this offset */
 431                 eoffset = soffset + size;
 432                 if (soffset >= eoffset) {
 433                         return -EINVAL;
 434                 }
 435
 436                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 437                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
 438                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
 439                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
 440                         return -EINVAL;
 441                 }
 442
 443         } else {
 444                 eoffset = last_pfn = 0;
 445         }
 446
 447         mutex_lock(&vm->mutex);
 448         head = &vm->va;
 449         last_offset = 0;
 450         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
 451                 if (bo_va == tmp) {
 452                         /* skip over currently modified bo */
 453                         continue;
 454                 }
 455
 456                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
 457                         /* bo can be added before this one */
 458                         break;
 459                 }
 460                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
 461                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
 462                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
 463                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
 464                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
 465                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 466                         return -EINVAL;
 467                 }
 468                 last_offset = tmp->eoffset;
 469                 head = &tmp->vm_list;
 470         }
 471
 472         if (bo_va->soffset) {
 473                 /* add a clone of the bo_va to clear the old address */
 474                 tmp = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 475                 tmp->soffset = bo_va->soffset;
 476                 tmp->eoffset = bo_va->eoffset;
 477                 tmp->vm = vm;
 478                 list_add(&tmp->vm_status, &vm->freed);
 479         }
 480
 481         bo_va->soffset = soffset;
 482         bo_va->eoffset = eoffset;
 483         bo_va->flags = flags;
 484         bo_va->valid = false;
 485         list_move(&bo_va->vm_list, head);
 486
 487         soffset = (soffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> radeon_vm_block_size;
 488         eoffset = (eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> radeon_vm_block_size;
 489
 490         BUG_ON(eoffset >= radeon_vm_num_pdes(rdev));
 491
 492         if (eoffset > vm->max_pde_used)
 493                 vm->max_pde_used = eoffset;
 494
 495         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
 496
 497         /* walk over the address space and allocate the page tables */
 498         for (pt_idx = soffset; pt_idx <= eoffset; ++pt_idx) {
 499                 struct radeon_bo *pt;
 500
 501                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo)
 502                         continue;
 503
 504                 /* drop mutex to allocate and clear page table */
 505                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 506
 507                 r = radeon_bo_create(rdev, RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
 508                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, true,
 509                                      RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, NULL, &pt);
 510                 if (r)
 511                         return r;
 512
 513                 r = radeon_vm_clear_bo(rdev, pt);
 514                 if (r) {
 515                         radeon_bo_unref(&pt);
 516                         radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
 517                         return r;
 518                 }
 519
 520                 /* aquire mutex again */
 521                 mutex_lock(&vm->mutex);
 522                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo) {
 523                         /* someone else allocated the pt in the meantime */
 524                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 525                         radeon_bo_unref(&pt);
 526                         mutex_lock(&vm->mutex);
 527                         continue;
 528                 }
 529
 530                 vm->page_tables[pt_idx].addr = 0;
 531                 vm->page_tables[pt_idx].bo = pt;
 532         }
 533
 534         mutex_unlock(&vm->mutex);
 535         return radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
 536 }
 537
 538 /**
 539  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
 540  *
 541  * @rdev: radeon_device pointer
 542  * @addr: the unmapped addr
 543  *
 544  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
 545  * to (cayman+).
 546  * Returns the physical address of the page.
 547  */
 548 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
 549 {
 550         uint64_t result;
 551
 552         /* page table offset */
 553         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
 554
 555         /* in case cpu page size != gpu page size*/
 556         result |= addr & (~PAGE_MASK);
 557
 558         return result;
 559 }
 560
 561 /**
 562  * radeon_vm_page_flags - translate page flags to what the hw uses
 563  *
 564  * @flags: flags comming from userspace
 565  *
 566  * Translate the flags the userspace ABI uses to hw flags.
 567  */
 568 static uint32_t radeon_vm_page_flags(uint32_t flags)
 569 {
 570         uint32_t hw_flags = 0;
 571         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_VALID) ? R600_PTE_VALID : 0;
 572         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_READABLE) ? R600_PTE_READABLE : 0;
 573         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_WRITEABLE) ? R600_PTE_WRITEABLE : 0;
 574         if (flags & RADEON_VM_PAGE_SYSTEM) {
 575                 hw_flags |= R600_PTE_SYSTEM;
 576                 hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_SNOOPED) ? R600_PTE_SNOOPED : 0;
 577         }
 578         return hw_flags;
 579 }
 580
 581 /**
 582  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
 583  *
 584  * @rdev: radeon_device pointer
 585  * @vm: requested vm
 586  * @start: start of GPU address range
 587  * @end: end of GPU address range
 588  *
 589  * Allocates new page tables if necessary
 590  * and updates the page directory (cayman+).
 591  * Returns 0 for success, error for failure.
 592  *
 593  * Global and local mutex must be locked!
 594  */
 595 int radeon_vm_update_page_directory(struct radeon_device *rdev,
 596                                     struct radeon_vm *vm)
 597 {
 598         struct radeon_bo *pd = vm->page_directory;
 599         uint64_t pd_addr = radeon_bo_gpu_offset(pd);
 600         uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
 601         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
 602         unsigned count = 0, pt_idx, ndw;
 603         struct radeon_ib ib;
 604         int r;
 605
 606         /* padding, etc. */
 607         ndw = 64;
 608
 609         /* assume the worst case */
 610         ndw += vm->max_pde_used * 16;
 611
 612         /* update too big for an IB */
 613         if (ndw > 0xfffff)
 614                 return -ENOMEM;
 615
 616         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
 617         if (r)
 618                 return r;
 619         ib.length_dw = 0;
 620
 621         /* walk over the address space and update the page directory */
 622         for (pt_idx = 0; pt_idx <= vm->max_pde_used; ++pt_idx) {
 623                 struct radeon_bo *bo = vm->page_tables[pt_idx].bo;
 624                 uint64_t pde, pt;
 625
 626                 if (bo == NULL)
 627                         continue;
 628
 629                 pt = radeon_bo_gpu_offset(bo);
 630                 if (vm->page_tables[pt_idx].addr == pt)
 631                         continue;
 632                 vm->page_tables[pt_idx].addr = pt;
 633
 634                 pde = pd_addr + pt_idx * 8;
 635                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
 636                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
 637
 638                         if (count) {
 639                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, &ib, last_pde,
 640                                                         last_pt, count, incr,
 641                                                         R600_PTE_VALID);
 642                         }
 643
 644                         count = 1;
 645                         last_pde = pde;
 646                         last_pt = pt;
 647                 } else {
 648                         ++count;
 649                 }
 650         }
 651
 652         if (count)
 653                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, &ib, last_pde, last_pt, count,
 654                                         incr, R600_PTE_VALID);
 655
 656         if (ib.length_dw != 0) {
 657                 radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, pd->tbo.sync_obj);
 658                 radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->last_id_use);
 659                 r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
 660                 if (r) {
 661                         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 662                         return r;
 663                 }
 664                 radeon_fence_unref(&vm->fence);
 665                 vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
 666                 radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 667         }
 668         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 669
 670         return 0;
 671 }
 672
 673 /**
 674  * radeon_vm_frag_ptes - add fragment information to PTEs
 675  *
 676  * @rdev: radeon_device pointer
 677  * @ib: IB for the update
 678  * @pe_start: first PTE to handle
 679  * @pe_end: last PTE to handle
 680  * @addr: addr those PTEs should point to
 681  * @flags: hw mapping flags
 682  *
 683  * Global and local mutex must be locked!
 684  */
 685 static void radeon_vm_frag_ptes(struct radeon_device *rdev,
 686                                 struct radeon_ib *ib,
 687                                 uint64_t pe_start, uint64_t pe_end,
 688                                 uint64_t addr, uint32_t flags)
 689 {
 690         /**
 691          * The MC L1 TLB supports variable sized pages, based on a fragment
 692          * field in the PTE. When this field is set to a non-zero value, page
 693          * granularity is increased from 4KB to (1 << (12 + frag)). The PTE
 694          * flags are considered valid for all PTEs within the fragment range
 695          * and corresponding mappings are assumed to be physically contiguous.
 696          *
 697          * The L1 TLB can store a single PTE for the whole fragment,
 698          * significantly increasing the space available for translation
 699          * caching. This leads to large improvements in throughput when the
 700          * TLB is under pressure.
 701          *
 702          * The L2 TLB distributes small and large fragments into two
 703          * asymmetric partitions. The large fragment cache is significantly
 704          * larger. Thus, we try to use large fragments wherever possible.
 705          * Userspace can support this by aligning virtual base address and
 706          * allocation size to the fragment size.
 707          */
 708
 709         /* NI is optimized for 256KB fragments, SI and newer for 64KB */
 710         uint64_t frag_flags = rdev->family == CHIP_CAYMAN ?
 711                         R600_PTE_FRAG_256KB : R600_PTE_FRAG_64KB;
 712         uint64_t frag_align = rdev->family == CHIP_CAYMAN ? 0x200 : 0x80;
 713
 714         uint64_t frag_start = ALIGN(pe_start, frag_align);
 715         uint64_t frag_end = pe_end & ~(frag_align - 1);
 716
 717         unsigned count;
 718
 719         /* system pages are non continuously */
 720         if ((flags & R600_PTE_SYSTEM) || !(flags & R600_PTE_VALID) ||
 721             (frag_start >= frag_end)) {
 722
 723                 count = (pe_end - pe_start) / 8;
 724                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, pe_start, addr, count,
 725                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 726                 return;
 727         }
 728
 729         /* handle the 4K area at the beginning */
 730         if (pe_start != frag_start) {
 731                 count = (frag_start - pe_start) / 8;
 732                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, pe_start, addr, count,
 733                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 734                 addr += RADEON_GPU_PAGE_SIZE * count;
 735         }
 736
 737         /* handle the area in the middle */
 738         count = (frag_end - frag_start) / 8;
 739         radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, frag_start, addr, count,
 740                                 RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags | frag_flags);
 741
 742         /* handle the 4K area at the end */
 743         if (frag_end != pe_end) {
 744                 addr += RADEON_GPU_PAGE_SIZE * count;
 745                 count = (pe_end - frag_end) / 8;
 746                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, frag_end, addr, count,
 747                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
 748         }
 749 }
 750
 751 /**
 752  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
 753  *
 754  * @rdev: radeon_device pointer
 755  * @vm: requested vm
 756  * @start: start of GPU address range
 757  * @end: end of GPU address range
 758  * @dst: destination address to map to
 759  * @flags: mapping flags
 760  *
 761  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
 762  *
 763  * Global and local mutex must be locked!
 764  */
 765 static void radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
 766                                   struct radeon_vm *vm,
 767                                   struct radeon_ib *ib,
 768                                   uint64_t start, uint64_t end,
 769                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
 770 {
 771         uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
 772         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
 773         unsigned count = 0;
 774         uint64_t addr;
 775
 776         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 777         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 778
 779         /* walk over the address space and update the page tables */
 780         for (addr = start; addr < end; ) {
 781                 uint64_t pt_idx = addr >> radeon_vm_block_size;
 782                 struct radeon_bo *pt = vm->page_tables[pt_idx].bo;
 783                 unsigned nptes;
 784                 uint64_t pte;
 785
 786                 radeon_semaphore_sync_to(ib->semaphore, pt->tbo.sync_obj);
 787
 788                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
 789                         nptes = end - addr;
 790                 else
 791                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
 792
 793                 pte = radeon_bo_gpu_offset(pt);
 794                 pte += (addr & mask) * 8;
 795
 796                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
 797
 798                         if (count) {
 799                                 radeon_vm_frag_ptes(rdev, ib, last_pte,
 800                                                     last_pte + 8 * count,
 801                                                     last_dst, flags);
 802                         }
 803
 804                         count = nptes;
 805                         last_pte = pte;
 806                         last_dst = dst;
 807                 } else {
 808                         count += nptes;
 809                 }
 810
 811                 addr += nptes;
 812                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 813         }
 814
 815         if (count) {
 816                 radeon_vm_frag_ptes(rdev, ib, last_pte,
 817                                     last_pte + 8 * count,
 818                                     last_dst, flags);
 819         }
 820 }
 821
 822 /**
 823  * radeon_vm_bo_update - map a bo into the vm page table
 824  *
 825  * @rdev: radeon_device pointer
 826  * @vm: requested vm
 827  * @bo: radeon buffer object
 828  * @mem: ttm mem
 829  *
 830  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
 831  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
 832  *
 833  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
 834  */
 835 int radeon_vm_bo_update(struct radeon_device *rdev,
 836                         struct radeon_bo_va *bo_va,
 837                         struct ttm_mem_reg *mem)
 838 {
 839         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 840         struct radeon_ib ib;
 841         unsigned nptes, ndw;
 842         uint64_t addr;
 843         int r;
 844
 845
 846         if (!bo_va->soffset) {
 847                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
 848                         bo_va->bo, vm);
 849                 return -EINVAL;
 850         }
 851
 852         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
 853                 return 0;
 854
 855         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
 856         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 857         if (mem) {
 858                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
 859                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
 860                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
 861                         bo_va->valid = true;
 862                 }
 863                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
 864                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
 865                 } else {
 866                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
 867                 }
 868         } else {
 869                 addr = 0;
 870                 bo_va->valid = false;
 871         }
 872
 873         trace_radeon_vm_bo_update(bo_va);
 874
 875         nptes = (bo_va->eoffset - bo_va->soffset) / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 876
 877         /* padding, etc. */
 878         ndw = 64;
 879
 880         if (radeon_vm_block_size > 11)
 881                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
 882                 ndw += (nptes >> 11) * 4;
 883         else
 884                 /* reserve space for one header for
 885                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
 886                 ndw += (nptes >> radeon_vm_block_size) * 4;
 887
 888         /* reserve space for pte addresses */
 889         ndw += nptes * 2;
 890
 891         /* update too big for an IB */
 892         if (ndw > 0xfffff)
 893                 return -ENOMEM;
 894
 895         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
 896         if (r)
 897                 return r;
 898         ib.length_dw = 0;
 899
 900         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
 901                               addr, radeon_vm_page_flags(bo_va->flags));
 902
 903         radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->fence);
 904         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
 905         if (r) {
 906                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
 907                 return r;
 908         }
 909         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 910         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
 911         radeon_ib_free(rdev, &ib);
 912         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 913
 914         return 0;
 915 }
 916
 917 /**
 918  * radeon_vm_clear_freed - clear freed BOs in the PT
 919  *
 920  * @rdev: radeon_device pointer
 921  * @vm: requested vm
 922  *
 923  * Make sure all freed BOs are cleared in the PT.
 924  * Returns 0 for success.
 925  *
 926  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
 927  */
 928 int radeon_vm_clear_freed(struct radeon_device *rdev,
 929                           struct radeon_vm *vm)
 930 {
 931         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
 932         int r;
 933
 934         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->freed, vm_status) {
 935                 list_del(&bo_va->vm_status);
 936                 r = radeon_vm_bo_update(rdev, bo_va, NULL);
 937                 kfree(bo_va);
 938                 if (r)
 939                         return r;
 940         }
 941         return 0;
 942
 943 }
 944
 945 /**
 946  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
 947  *
 948  * @rdev: radeon_device pointer
 949  * @bo_va: requested bo_va
 950  *
 951  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
 952  *
 953  * Object have to be reserved!
 954  */
 955 void radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
 956                       struct radeon_bo_va *bo_va)
 957 {
 958         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 959
 960         list_del(&bo_va->bo_list);
 961
 962         mutex_lock(&vm->mutex);
 963         list_del(&bo_va->vm_list);
 964
 965         if (bo_va->soffset) {
 966                 bo_va->bo = NULL;
 967                 list_add(&bo_va->vm_status, &vm->freed);
 968         } else {
 969                 kfree(bo_va);
 970         }
 971
 972         mutex_unlock(&vm->mutex);
 973 }
 974
 975 /**
 976  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
 977  *
 978  * @rdev: radeon_device pointer
 979  * @vm: requested vm
 980  * @bo: radeon buffer object
 981  *
 982  * Mark @bo as invalid (cayman+).
 983  */
 984 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
 985                              struct radeon_bo *bo)
 986 {
 987         struct radeon_bo_va *bo_va;
 988
 989         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 990                 bo_va->valid = false;
 991         }
 992 }
 993
 994 /**
 995  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
 996  *
 997  * @rdev: radeon_device pointer
 998  * @vm: requested vm
 999  *
1000  * Init @vm fields (cayman+).
1001  */
1002 int radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1003 {
1004         const unsigned align = min(RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
1005                 RADEON_VM_PTE_COUNT * 8);
1006         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
1007         int r;
1008
1009         vm->id = 0;
1010         vm->fence = NULL;
1011         vm->last_flush = NULL;
1012         vm->last_id_use = NULL;
1013         mutex_init(&vm->mutex);
1014         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1015         INIT_LIST_HEAD(&vm->freed);
1016
1017         pd_size = radeon_vm_directory_size(rdev);
1018         pd_entries = radeon_vm_num_pdes(rdev);
1019
1020         /* allocate page table array */
1021         pts_size = pd_entries * sizeof(struct radeon_vm_pt);
1022         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
1023         if (vm->page_tables == NULL) {
1024                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
1025                 return -ENOMEM;
1026         }
1027
1028         r = radeon_bo_create(rdev, pd_size, align, true,
1029                              RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, NULL,
1030                              &vm->page_directory);
1031         if (r)
1032                 return r;
1033
1034         r = radeon_vm_clear_bo(rdev, vm->page_directory);
1035         if (r) {
1036                 radeon_bo_unref(&vm->page_directory);
1037                 vm->page_directory = NULL;
1038                 return r;
1039         }
1040
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 /**
1045  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1046  *
1047  * @rdev: radeon_device pointer
1048  * @vm: requested vm
1049  *
1050  * Tear down @vm (cayman+).
1051  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1052  */
1053 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1054 {
1055         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1056         int i, r;
1057
1058         if (!list_empty(&vm->va)) {
1059                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1060         }
1061         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1062                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1063                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1064                 if (!r) {
1065                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1066                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1067                         kfree(bo_va);
1068                 }
1069         }
1070         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->freed, vm_status)
1071                 kfree(bo_va);
1072
1073         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
1074                 radeon_bo_unref(&vm->page_tables[i].bo);
1075         kfree(vm->page_tables);
1076
1077         radeon_bo_unref(&vm->page_directory);
1078
1079         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1080         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1081         radeon_fence_unref(&vm->last_id_use);
1082
1083         mutex_destroy(&vm->mutex);
1084 }