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