Merge tag 'drm-intel-gt-next-2023-06-08' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm...
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / gpu / drm / amd / amdgpu / amdgpu_vm.h
1 /*
2  * Copyright 2016 Advanced Micro Devices, Inc.
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 shall be included in
12  * all copies or substantial portions of the Software.
13  *
14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
17  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
18  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
19  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
20  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
21  *
22  * Authors: Christian König
23  */
24 #ifndef __AMDGPU_VM_H__
25 #define __AMDGPU_VM_H__
26
27 #include <linux/idr.h>
28 #include <linux/kfifo.h>
29 #include <linux/rbtree.h>
30 #include <drm/gpu_scheduler.h>
31 #include <drm/drm_file.h>
32 #include <drm/ttm/ttm_bo.h>
33 #include <linux/sched/mm.h>
34
35 #include "amdgpu_sync.h"
36 #include "amdgpu_ring.h"
37 #include "amdgpu_ids.h"
38
39 struct amdgpu_bo_va;
40 struct amdgpu_job;
41 struct amdgpu_bo_list_entry;
42 struct amdgpu_bo_vm;
43 struct amdgpu_mem_stats;
44
45 /*
46  * GPUVM handling
47  */
48
49 /* Maximum number of PTEs the hardware can write with one command */
50 #define AMDGPU_VM_MAX_UPDATE_SIZE       0x3FFFF
51
52 /* number of entries in page table */
53 #define AMDGPU_VM_PTE_COUNT(adev) (1 << (adev)->vm_manager.block_size)
54
55 #define AMDGPU_PTE_VALID        (1ULL << 0)
56 #define AMDGPU_PTE_SYSTEM       (1ULL << 1)
57 #define AMDGPU_PTE_SNOOPED      (1ULL << 2)
58
59 /* RV+ */
60 #define AMDGPU_PTE_TMZ          (1ULL << 3)
61
62 /* VI only */
63 #define AMDGPU_PTE_EXECUTABLE   (1ULL << 4)
64
65 #define AMDGPU_PTE_READABLE     (1ULL << 5)
66 #define AMDGPU_PTE_WRITEABLE    (1ULL << 6)
67
68 #define AMDGPU_PTE_FRAG(x)      ((x & 0x1fULL) << 7)
69
70 /* TILED for VEGA10, reserved for older ASICs  */
71 #define AMDGPU_PTE_PRT          (1ULL << 51)
72
73 /* PDE is handled as PTE for VEGA10 */
74 #define AMDGPU_PDE_PTE          (1ULL << 54)
75
76 #define AMDGPU_PTE_LOG          (1ULL << 55)
77
78 /* PTE is handled as PDE for VEGA10 (Translate Further) */
79 #define AMDGPU_PTE_TF           (1ULL << 56)
80
81 /* MALL noalloc for sienna_cichlid, reserved for older ASICs  */
82 #define AMDGPU_PTE_NOALLOC      (1ULL << 58)
83
84 /* PDE Block Fragment Size for VEGA10 */
85 #define AMDGPU_PDE_BFS(a)       ((uint64_t)a << 59)
86
87
88 /* For GFX9 */
89 #define AMDGPU_PTE_MTYPE_VG10(a)        ((uint64_t)(a) << 57)
90 #define AMDGPU_PTE_MTYPE_VG10_MASK      AMDGPU_PTE_MTYPE_VG10(3ULL)
91
92 #define AMDGPU_MTYPE_NC 0
93 #define AMDGPU_MTYPE_CC 2
94
95 #define AMDGPU_PTE_DEFAULT_ATC  (AMDGPU_PTE_SYSTEM      \
96                                 | AMDGPU_PTE_SNOOPED    \
97                                 | AMDGPU_PTE_EXECUTABLE \
98                                 | AMDGPU_PTE_READABLE   \
99                                 | AMDGPU_PTE_WRITEABLE  \
100                                 | AMDGPU_PTE_MTYPE_VG10(AMDGPU_MTYPE_CC))
101
102 /* gfx10 */
103 #define AMDGPU_PTE_MTYPE_NV10(a)       ((uint64_t)(a) << 48)
104 #define AMDGPU_PTE_MTYPE_NV10_MASK     AMDGPU_PTE_MTYPE_NV10(7ULL)
105
106 /* How to program VM fault handling */
107 #define AMDGPU_VM_FAULT_STOP_NEVER      0
108 #define AMDGPU_VM_FAULT_STOP_FIRST      1
109 #define AMDGPU_VM_FAULT_STOP_ALWAYS     2
110
111 /* Reserve 4MB VRAM for page tables */
112 #define AMDGPU_VM_RESERVED_VRAM         (8ULL << 20)
113
114 /* max number of VMHUB */
115 #define AMDGPU_MAX_VMHUBS                       3
116 #define AMDGPU_GFXHUB_0                         0
117 #define AMDGPU_MMHUB_0                          1
118 #define AMDGPU_MMHUB_1                          2
119
120 /* Reserve 2MB at top/bottom of address space for kernel use */
121 #define AMDGPU_VA_RESERVED_SIZE                 (2ULL << 20)
122
123 /* See vm_update_mode */
124 #define AMDGPU_VM_USE_CPU_FOR_GFX (1 << 0)
125 #define AMDGPU_VM_USE_CPU_FOR_COMPUTE (1 << 1)
126
127 /* VMPT level enumerate, and the hiberachy is:
128  * PDB2->PDB1->PDB0->PTB
129  */
130 enum amdgpu_vm_level {
131         AMDGPU_VM_PDB2,
132         AMDGPU_VM_PDB1,
133         AMDGPU_VM_PDB0,
134         AMDGPU_VM_PTB
135 };
136
137 /* base structure for tracking BO usage in a VM */
138 struct amdgpu_vm_bo_base {
139         /* constant after initialization */
140         struct amdgpu_vm                *vm;
141         struct amdgpu_bo                *bo;
142
143         /* protected by bo being reserved */
144         struct amdgpu_vm_bo_base        *next;
145
146         /* protected by spinlock */
147         struct list_head                vm_status;
148
149         /* protected by the BO being reserved */
150         bool                            moved;
151 };
152
153 /* provided by hw blocks that can write ptes, e.g., sdma */
154 struct amdgpu_vm_pte_funcs {
155         /* number of dw to reserve per operation */
156         unsigned        copy_pte_num_dw;
157
158         /* copy pte entries from GART */
159         void (*copy_pte)(struct amdgpu_ib *ib,
160                          uint64_t pe, uint64_t src,
161                          unsigned count);
162
163         /* write pte one entry at a time with addr mapping */
164         void (*write_pte)(struct amdgpu_ib *ib, uint64_t pe,
165                           uint64_t value, unsigned count,
166                           uint32_t incr);
167         /* for linear pte/pde updates without addr mapping */
168         void (*set_pte_pde)(struct amdgpu_ib *ib,
169                             uint64_t pe,
170                             uint64_t addr, unsigned count,
171                             uint32_t incr, uint64_t flags);
172 };
173
174 struct amdgpu_task_info {
175         char    process_name[TASK_COMM_LEN];
176         char    task_name[TASK_COMM_LEN];
177         pid_t   pid;
178         pid_t   tgid;
179 };
180
181 /**
182  * struct amdgpu_vm_update_params
183  *
184  * Encapsulate some VM table update parameters to reduce
185  * the number of function parameters
186  *
187  */
188 struct amdgpu_vm_update_params {
189
190         /**
191          * @adev: amdgpu device we do this update for
192          */
193         struct amdgpu_device *adev;
194
195         /**
196          * @vm: optional amdgpu_vm we do this update for
197          */
198         struct amdgpu_vm *vm;
199
200         /**
201          * @immediate: if changes should be made immediately
202          */
203         bool immediate;
204
205         /**
206          * @unlocked: true if the root BO is not locked
207          */
208         bool unlocked;
209
210         /**
211          * @pages_addr:
212          *
213          * DMA addresses to use for mapping
214          */
215         dma_addr_t *pages_addr;
216
217         /**
218          * @job: job to used for hw submission
219          */
220         struct amdgpu_job *job;
221
222         /**
223          * @num_dw_left: number of dw left for the IB
224          */
225         unsigned int num_dw_left;
226
227         /**
228          * @table_freed: return true if page table is freed when updating
229          */
230         bool table_freed;
231 };
232
233 struct amdgpu_vm_update_funcs {
234         int (*map_table)(struct amdgpu_bo_vm *bo);
235         int (*prepare)(struct amdgpu_vm_update_params *p, struct dma_resv *resv,
236                        enum amdgpu_sync_mode sync_mode);
237         int (*update)(struct amdgpu_vm_update_params *p,
238                       struct amdgpu_bo_vm *bo, uint64_t pe, uint64_t addr,
239                       unsigned count, uint32_t incr, uint64_t flags);
240         int (*commit)(struct amdgpu_vm_update_params *p,
241                       struct dma_fence **fence);
242 };
243
244 struct amdgpu_vm {
245         /* tree of virtual addresses mapped */
246         struct rb_root_cached   va;
247
248         /* Lock to prevent eviction while we are updating page tables
249          * use vm_eviction_lock/unlock(vm)
250          */
251         struct mutex            eviction_lock;
252         bool                    evicting;
253         unsigned int            saved_flags;
254
255         /* Lock to protect vm_bo add/del/move on all lists of vm */
256         spinlock_t              status_lock;
257
258         /* BOs who needs a validation */
259         struct list_head        evicted;
260
261         /* PT BOs which relocated and their parent need an update */
262         struct list_head        relocated;
263
264         /* per VM BOs moved, but not yet updated in the PT */
265         struct list_head        moved;
266
267         /* All BOs of this VM not currently in the state machine */
268         struct list_head        idle;
269
270         /* regular invalidated BOs, but not yet updated in the PT */
271         struct list_head        invalidated;
272
273         /* BO mappings freed, but not yet updated in the PT */
274         struct list_head        freed;
275
276         /* BOs which are invalidated, has been updated in the PTs */
277         struct list_head        done;
278
279         /* PT BOs scheduled to free and fill with zero if vm_resv is not hold */
280         struct list_head        pt_freed;
281         struct work_struct      pt_free_work;
282
283         /* contains the page directory */
284         struct amdgpu_vm_bo_base     root;
285         struct dma_fence        *last_update;
286
287         /* Scheduler entities for page table updates */
288         struct drm_sched_entity immediate;
289         struct drm_sched_entity delayed;
290
291         /* Last finished delayed update */
292         atomic64_t              tlb_seq;
293         struct dma_fence        *last_tlb_flush;
294
295         /* Last unlocked submission to the scheduler entities */
296         struct dma_fence        *last_unlocked;
297
298         unsigned int            pasid;
299         bool                    reserved_vmid[AMDGPU_MAX_VMHUBS];
300
301         /* Flag to indicate if VM tables are updated by CPU or GPU (SDMA) */
302         bool                                    use_cpu_for_update;
303
304         /* Functions to use for VM table updates */
305         const struct amdgpu_vm_update_funcs     *update_funcs;
306
307         /* Flag to indicate ATS support from PTE for GFX9 */
308         bool                    pte_support_ats;
309
310         /* Up to 128 pending retry page faults */
311         DECLARE_KFIFO(faults, u64, 128);
312
313         /* Points to the KFD process VM info */
314         struct amdkfd_process_info *process_info;
315
316         /* List node in amdkfd_process_info.vm_list_head */
317         struct list_head        vm_list_node;
318
319         /* Valid while the PD is reserved or fenced */
320         uint64_t                pd_phys_addr;
321
322         /* Some basic info about the task */
323         struct amdgpu_task_info task_info;
324
325         /* Store positions of group of BOs */
326         struct ttm_lru_bulk_move lru_bulk_move;
327         /* Flag to indicate if VM is used for compute */
328         bool                    is_compute_context;
329 };
330
331 struct amdgpu_vm_manager {
332         /* Handling of VMIDs */
333         struct amdgpu_vmid_mgr                  id_mgr[AMDGPU_MAX_VMHUBS];
334         unsigned int                            first_kfd_vmid;
335         bool                                    concurrent_flush;
336
337         /* Handling of VM fences */
338         u64                                     fence_context;
339         unsigned                                seqno[AMDGPU_MAX_RINGS];
340
341         uint64_t                                max_pfn;
342         uint32_t                                num_level;
343         uint32_t                                block_size;
344         uint32_t                                fragment_size;
345         enum amdgpu_vm_level                    root_level;
346         /* vram base address for page table entry  */
347         u64                                     vram_base_offset;
348         /* vm pte handling */
349         const struct amdgpu_vm_pte_funcs        *vm_pte_funcs;
350         struct drm_gpu_scheduler                *vm_pte_scheds[AMDGPU_MAX_RINGS];
351         unsigned                                vm_pte_num_scheds;
352         struct amdgpu_ring                      *page_fault;
353
354         /* partial resident texture handling */
355         spinlock_t                              prt_lock;
356         atomic_t                                num_prt_users;
357
358         /* controls how VM page tables are updated for Graphics and Compute.
359          * BIT0[= 0] Graphics updated by SDMA [= 1] by CPU
360          * BIT1[= 0] Compute updated by SDMA [= 1] by CPU
361          */
362         int                                     vm_update_mode;
363
364         /* PASID to VM mapping, will be used in interrupt context to
365          * look up VM of a page fault
366          */
367         struct xarray                           pasids;
368 };
369
370 struct amdgpu_bo_va_mapping;
371
372 #define amdgpu_vm_copy_pte(adev, ib, pe, src, count) ((adev)->vm_manager.vm_pte_funcs->copy_pte((ib), (pe), (src), (count)))
373 #define amdgpu_vm_write_pte(adev, ib, pe, value, count, incr) ((adev)->vm_manager.vm_pte_funcs->write_pte((ib), (pe), (value), (count), (incr)))
374 #define amdgpu_vm_set_pte_pde(adev, ib, pe, addr, count, incr, flags) ((adev)->vm_manager.vm_pte_funcs->set_pte_pde((ib), (pe), (addr), (count), (incr), (flags)))
375
376 extern const struct amdgpu_vm_update_funcs amdgpu_vm_cpu_funcs;
377 extern const struct amdgpu_vm_update_funcs amdgpu_vm_sdma_funcs;
378
379 void amdgpu_vm_manager_init(struct amdgpu_device *adev);
380 void amdgpu_vm_manager_fini(struct amdgpu_device *adev);
381
382 int amdgpu_vm_set_pasid(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm,
383                         u32 pasid);
384
385 long amdgpu_vm_wait_idle(struct amdgpu_vm *vm, long timeout);
386 int amdgpu_vm_init(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm);
387 int amdgpu_vm_make_compute(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm);
388 void amdgpu_vm_release_compute(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm);
389 void amdgpu_vm_fini(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm);
390 void amdgpu_vm_get_pd_bo(struct amdgpu_vm *vm,
391                          struct list_head *validated,
392                          struct amdgpu_bo_list_entry *entry);
393 bool amdgpu_vm_ready(struct amdgpu_vm *vm);
394 int amdgpu_vm_validate_pt_bos(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm,
395                               int (*callback)(void *p, struct amdgpu_bo *bo),
396                               void *param);
397 int amdgpu_vm_flush(struct amdgpu_ring *ring, struct amdgpu_job *job, bool need_pipe_sync);
398 int amdgpu_vm_update_pdes(struct amdgpu_device *adev,
399                           struct amdgpu_vm *vm, bool immediate);
400 int amdgpu_vm_clear_freed(struct amdgpu_device *adev,
401                           struct amdgpu_vm *vm,
402                           struct dma_fence **fence);
403 int amdgpu_vm_handle_moved(struct amdgpu_device *adev,
404                            struct amdgpu_vm *vm);
405 void amdgpu_vm_bo_base_init(struct amdgpu_vm_bo_base *base,
406                             struct amdgpu_vm *vm, struct amdgpu_bo *bo);
407 int amdgpu_vm_update_range(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm,
408                            bool immediate, bool unlocked, bool flush_tlb,
409                            struct dma_resv *resv, uint64_t start, uint64_t last,
410                            uint64_t flags, uint64_t offset, uint64_t vram_base,
411                            struct ttm_resource *res, dma_addr_t *pages_addr,
412                            struct dma_fence **fence);
413 int amdgpu_vm_bo_update(struct amdgpu_device *adev,
414                         struct amdgpu_bo_va *bo_va,
415                         bool clear);
416 bool amdgpu_vm_evictable(struct amdgpu_bo *bo);
417 void amdgpu_vm_bo_invalidate(struct amdgpu_device *adev,
418                              struct amdgpu_bo *bo, bool evicted);
419 uint64_t amdgpu_vm_map_gart(const dma_addr_t *pages_addr, uint64_t addr);
420 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_find(struct amdgpu_vm *vm,
421                                        struct amdgpu_bo *bo);
422 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_add(struct amdgpu_device *adev,
423                                       struct amdgpu_vm *vm,
424                                       struct amdgpu_bo *bo);
425 int amdgpu_vm_bo_map(struct amdgpu_device *adev,
426                      struct amdgpu_bo_va *bo_va,
427                      uint64_t addr, uint64_t offset,
428                      uint64_t size, uint64_t flags);
429 int amdgpu_vm_bo_replace_map(struct amdgpu_device *adev,
430                              struct amdgpu_bo_va *bo_va,
431                              uint64_t addr, uint64_t offset,
432                              uint64_t size, uint64_t flags);
433 int amdgpu_vm_bo_unmap(struct amdgpu_device *adev,
434                        struct amdgpu_bo_va *bo_va,
435                        uint64_t addr);
436 int amdgpu_vm_bo_clear_mappings(struct amdgpu_device *adev,
437                                 struct amdgpu_vm *vm,
438                                 uint64_t saddr, uint64_t size);
439 struct amdgpu_bo_va_mapping *amdgpu_vm_bo_lookup_mapping(struct amdgpu_vm *vm,
440                                                          uint64_t addr);
441 void amdgpu_vm_bo_trace_cs(struct amdgpu_vm *vm, struct ww_acquire_ctx *ticket);
442 void amdgpu_vm_bo_del(struct amdgpu_device *adev,
443                       struct amdgpu_bo_va *bo_va);
444 void amdgpu_vm_adjust_size(struct amdgpu_device *adev, uint32_t min_vm_size,
445                            uint32_t fragment_size_default, unsigned max_level,
446                            unsigned max_bits);
447 int amdgpu_vm_ioctl(struct drm_device *dev, void *data, struct drm_file *filp);
448 bool amdgpu_vm_need_pipeline_sync(struct amdgpu_ring *ring,
449                                   struct amdgpu_job *job);
450 void amdgpu_vm_check_compute_bug(struct amdgpu_device *adev);
451
452 void amdgpu_vm_get_task_info(struct amdgpu_device *adev, u32 pasid,
453                              struct amdgpu_task_info *task_info);
454 bool amdgpu_vm_handle_fault(struct amdgpu_device *adev, u32 pasid,
455                             uint64_t addr, bool write_fault);
456
457 void amdgpu_vm_set_task_info(struct amdgpu_vm *vm);
458
459 void amdgpu_vm_move_to_lru_tail(struct amdgpu_device *adev,
460                                 struct amdgpu_vm *vm);
461 void amdgpu_vm_get_memory(struct amdgpu_vm *vm,
462                           struct amdgpu_mem_stats *stats);
463
464 int amdgpu_vm_pt_clear(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm,
465                        struct amdgpu_bo_vm *vmbo, bool immediate);
466 int amdgpu_vm_pt_create(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm,
467                         int level, bool immediate, struct amdgpu_bo_vm **vmbo);
468 void amdgpu_vm_pt_free_root(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm);
469 bool amdgpu_vm_pt_is_root_clean(struct amdgpu_device *adev,
470                                 struct amdgpu_vm *vm);
471
472 int amdgpu_vm_pde_update(struct amdgpu_vm_update_params *params,
473                          struct amdgpu_vm_bo_base *entry);
474 int amdgpu_vm_ptes_update(struct amdgpu_vm_update_params *params,
475                           uint64_t start, uint64_t end,
476                           uint64_t dst, uint64_t flags);
477 void amdgpu_vm_pt_free_work(struct work_struct *work);
478
479 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS)
480 void amdgpu_debugfs_vm_bo_info(struct amdgpu_vm *vm, struct seq_file *m);
481 #endif
482
483 /**
484  * amdgpu_vm_tlb_seq - return tlb flush sequence number
485  * @vm: the amdgpu_vm structure to query
486  *
487  * Returns the tlb flush sequence number which indicates that the VM TLBs needs
488  * to be invalidated whenever the sequence number change.
489  */
490 static inline uint64_t amdgpu_vm_tlb_seq(struct amdgpu_vm *vm)
491 {
492         unsigned long flags;
493         spinlock_t *lock;
494
495         /*
496          * Workaround to stop racing between the fence signaling and handling
497          * the cb. The lock is static after initially setting it up, just make
498          * sure that the dma_fence structure isn't freed up.
499          */
500         rcu_read_lock();
501         lock = vm->last_tlb_flush->lock;
502         rcu_read_unlock();
503
504         spin_lock_irqsave(lock, flags);
505         spin_unlock_irqrestore(lock, flags);
506
507         return atomic64_read(&vm->tlb_seq);
508 }
509
510 /*
511  * vm eviction_lock can be taken in MMU notifiers. Make sure no reclaim-FS
512  * happens while holding this lock anywhere to prevent deadlocks when
513  * an MMU notifier runs in reclaim-FS context.
514  */
515 static inline void amdgpu_vm_eviction_lock(struct amdgpu_vm *vm)
516 {
517         mutex_lock(&vm->eviction_lock);
518         vm->saved_flags = memalloc_noreclaim_save();
519 }
520
521 static inline bool amdgpu_vm_eviction_trylock(struct amdgpu_vm *vm)
522 {
523         if (mutex_trylock(&vm->eviction_lock)) {
524                 vm->saved_flags = memalloc_noreclaim_save();
525                 return true;
526         }
527         return false;
528 }
529
530 static inline void amdgpu_vm_eviction_unlock(struct amdgpu_vm *vm)
531 {
532         memalloc_noreclaim_restore(vm->saved_flags);
533         mutex_unlock(&vm->eviction_lock);
534 }
535
536 #endif