Merge tag 'drm-misc-next-2023-09-27' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / gpu / drm / drm_gpuvm.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (c) 2022 Red Hat.
4  *
5  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
6  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
7  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
8  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
9  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
10  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
11  *
12  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
13  * all copies or substantial portions of the 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 COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
19  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
20  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
21  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *     Danilo Krummrich <dakr@redhat.com>
25  *
26  */
27
28 #include <drm/drm_gpuvm.h>
29
30 #include <linux/interval_tree_generic.h>
31 #include <linux/mm.h>
32
33 /**
34  * DOC: Overview
35  *
36  * The DRM GPU VA Manager, represented by struct drm_gpuvm keeps track of a
37  * GPU's virtual address (VA) space and manages the corresponding virtual
38  * mappings represented by &drm_gpuva objects. It also keeps track of the
39  * mapping's backing &drm_gem_object buffers.
40  *
41  * &drm_gem_object buffers maintain a list of &drm_gpuva objects representing
42  * all existent GPU VA mappings using this &drm_gem_object as backing buffer.
43  *
44  * GPU VAs can be flagged as sparse, such that drivers may use GPU VAs to also
45  * keep track of sparse PTEs in order to support Vulkan 'Sparse Resources'.
46  *
47  * The GPU VA manager internally uses a rb-tree to manage the
48  * &drm_gpuva mappings within a GPU's virtual address space.
49  *
50  * The &drm_gpuvm structure contains a special &drm_gpuva representing the
51  * portion of VA space reserved by the kernel. This node is initialized together
52  * with the GPU VA manager instance and removed when the GPU VA manager is
53  * destroyed.
54  *
55  * In a typical application drivers would embed struct drm_gpuvm and
56  * struct drm_gpuva within their own driver specific structures, there won't be
57  * any memory allocations of its own nor memory allocations of &drm_gpuva
58  * entries.
59  *
60  * The data structures needed to store &drm_gpuvas within the &drm_gpuvm are
61  * contained within struct drm_gpuva already. Hence, for inserting &drm_gpuva
62  * entries from within dma-fence signalling critical sections it is enough to
63  * pre-allocate the &drm_gpuva structures.
64  */
65
66 /**
67  * DOC: Split and Merge
68  *
69  * Besides its capability to manage and represent a GPU VA space, the
70  * GPU VA manager also provides functions to let the &drm_gpuvm calculate a
71  * sequence of operations to satisfy a given map or unmap request.
72  *
73  * Therefore the DRM GPU VA manager provides an algorithm implementing splitting
74  * and merging of existent GPU VA mappings with the ones that are requested to
75  * be mapped or unmapped. This feature is required by the Vulkan API to
76  * implement Vulkan 'Sparse Memory Bindings' - drivers UAPIs often refer to this
77  * as VM BIND.
78  *
79  * Drivers can call drm_gpuvm_sm_map() to receive a sequence of callbacks
80  * containing map, unmap and remap operations for a given newly requested
81  * mapping. The sequence of callbacks represents the set of operations to
82  * execute in order to integrate the new mapping cleanly into the current state
83  * of the GPU VA space.
84  *
85  * Depending on how the new GPU VA mapping intersects with the existent mappings
86  * of the GPU VA space the &drm_gpuvm_ops callbacks contain an arbitrary amount
87  * of unmap operations, a maximum of two remap operations and a single map
88  * operation. The caller might receive no callback at all if no operation is
89  * required, e.g. if the requested mapping already exists in the exact same way.
90  *
91  * The single map operation represents the original map operation requested by
92  * the caller.
93  *
94  * &drm_gpuva_op_unmap contains a 'keep' field, which indicates whether the
95  * &drm_gpuva to unmap is physically contiguous with the original mapping
96  * request. Optionally, if 'keep' is set, drivers may keep the actual page table
97  * entries for this &drm_gpuva, adding the missing page table entries only and
98  * update the &drm_gpuvm's view of things accordingly.
99  *
100  * Drivers may do the same optimization, namely delta page table updates, also
101  * for remap operations. This is possible since &drm_gpuva_op_remap consists of
102  * one unmap operation and one or two map operations, such that drivers can
103  * derive the page table update delta accordingly.
104  *
105  * Note that there can't be more than two existent mappings to split up, one at
106  * the beginning and one at the end of the new mapping, hence there is a
107  * maximum of two remap operations.
108  *
109  * Analogous to drm_gpuvm_sm_map() drm_gpuvm_sm_unmap() uses &drm_gpuvm_ops to
110  * call back into the driver in order to unmap a range of GPU VA space. The
111  * logic behind this function is way simpler though: For all existent mappings
112  * enclosed by the given range unmap operations are created. For mappings which
113  * are only partically located within the given range, remap operations are
114  * created such that those mappings are split up and re-mapped partically.
115  *
116  * As an alternative to drm_gpuvm_sm_map() and drm_gpuvm_sm_unmap(),
117  * drm_gpuvm_sm_map_ops_create() and drm_gpuvm_sm_unmap_ops_create() can be used
118  * to directly obtain an instance of struct drm_gpuva_ops containing a list of
119  * &drm_gpuva_op, which can be iterated with drm_gpuva_for_each_op(). This list
120  * contains the &drm_gpuva_ops analogous to the callbacks one would receive when
121  * calling drm_gpuvm_sm_map() or drm_gpuvm_sm_unmap(). While this way requires
122  * more memory (to allocate the &drm_gpuva_ops), it provides drivers a way to
123  * iterate the &drm_gpuva_op multiple times, e.g. once in a context where memory
124  * allocations are possible (e.g. to allocate GPU page tables) and once in the
125  * dma-fence signalling critical path.
126  *
127  * To update the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space drm_gpuva_insert() and
128  * drm_gpuva_remove() may be used. These functions can safely be used from
129  * &drm_gpuvm_ops callbacks originating from drm_gpuvm_sm_map() or
130  * drm_gpuvm_sm_unmap(). However, it might be more convenient to use the
131  * provided helper functions drm_gpuva_map(), drm_gpuva_remap() and
132  * drm_gpuva_unmap() instead.
133  *
134  * The following diagram depicts the basic relationships of existent GPU VA
135  * mappings, a newly requested mapping and the resulting mappings as implemented
136  * by drm_gpuvm_sm_map() - it doesn't cover any arbitrary combinations of these.
137  *
138  * 1) Requested mapping is identical. Replace it, but indicate the backing PTEs
139  *    could be kept.
140  *
141  *    ::
142  *
143  *           0     a     1
144  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
145  *
146  *           0     a     1
147  *      req: |-----------| (bo_offset=n)
148  *
149  *           0     a     1
150  *      new: |-----------| (bo_offset=n)
151  *
152  *
153  * 2) Requested mapping is identical, except for the BO offset, hence replace
154  *    the mapping.
155  *
156  *    ::
157  *
158  *           0     a     1
159  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
160  *
161  *           0     a     1
162  *      req: |-----------| (bo_offset=m)
163  *
164  *           0     a     1
165  *      new: |-----------| (bo_offset=m)
166  *
167  *
168  * 3) Requested mapping is identical, except for the backing BO, hence replace
169  *    the mapping.
170  *
171  *    ::
172  *
173  *           0     a     1
174  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
175  *
176  *           0     b     1
177  *      req: |-----------| (bo_offset=n)
178  *
179  *           0     b     1
180  *      new: |-----------| (bo_offset=n)
181  *
182  *
183  * 4) Existent mapping is a left aligned subset of the requested one, hence
184  *    replace the existent one.
185  *
186  *    ::
187  *
188  *           0  a  1
189  *      old: |-----|       (bo_offset=n)
190  *
191  *           0     a     2
192  *      req: |-----------| (bo_offset=n)
193  *
194  *           0     a     2
195  *      new: |-----------| (bo_offset=n)
196  *
197  *    .. note::
198  *       We expect to see the same result for a request with a different BO
199  *       and/or non-contiguous BO offset.
200  *
201  *
202  * 5) Requested mapping's range is a left aligned subset of the existent one,
203  *    but backed by a different BO. Hence, map the requested mapping and split
204  *    the existent one adjusting its BO offset.
205  *
206  *    ::
207  *
208  *           0     a     2
209  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
210  *
211  *           0  b  1
212  *      req: |-----|       (bo_offset=n)
213  *
214  *           0  b  1  a' 2
215  *      new: |-----|-----| (b.bo_offset=n, a.bo_offset=n+1)
216  *
217  *    .. note::
218  *       We expect to see the same result for a request with a different BO
219  *       and/or non-contiguous BO offset.
220  *
221  *
222  * 6) Existent mapping is a superset of the requested mapping. Split it up, but
223  *    indicate that the backing PTEs could be kept.
224  *
225  *    ::
226  *
227  *           0     a     2
228  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
229  *
230  *           0  a  1
231  *      req: |-----|       (bo_offset=n)
232  *
233  *           0  a  1  a' 2
234  *      new: |-----|-----| (a.bo_offset=n, a'.bo_offset=n+1)
235  *
236  *
237  * 7) Requested mapping's range is a right aligned subset of the existent one,
238  *    but backed by a different BO. Hence, map the requested mapping and split
239  *    the existent one, without adjusting the BO offset.
240  *
241  *    ::
242  *
243  *           0     a     2
244  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
245  *
246  *                 1  b  2
247  *      req:       |-----| (bo_offset=m)
248  *
249  *           0  a  1  b  2
250  *      new: |-----|-----| (a.bo_offset=n,b.bo_offset=m)
251  *
252  *
253  * 8) Existent mapping is a superset of the requested mapping. Split it up, but
254  *    indicate that the backing PTEs could be kept.
255  *
256  *    ::
257  *
258  *            0     a     2
259  *      old: |-----------| (bo_offset=n)
260  *
261  *                 1  a  2
262  *      req:       |-----| (bo_offset=n+1)
263  *
264  *           0  a' 1  a  2
265  *      new: |-----|-----| (a'.bo_offset=n, a.bo_offset=n+1)
266  *
267  *
268  * 9) Existent mapping is overlapped at the end by the requested mapping backed
269  *    by a different BO. Hence, map the requested mapping and split up the
270  *    existent one, without adjusting the BO offset.
271  *
272  *    ::
273  *
274  *           0     a     2
275  *      old: |-----------|       (bo_offset=n)
276  *
277  *                 1     b     3
278  *      req:       |-----------| (bo_offset=m)
279  *
280  *           0  a  1     b     3
281  *      new: |-----|-----------| (a.bo_offset=n,b.bo_offset=m)
282  *
283  *
284  * 10) Existent mapping is overlapped by the requested mapping, both having the
285  *     same backing BO with a contiguous offset. Indicate the backing PTEs of
286  *     the old mapping could be kept.
287  *
288  *     ::
289  *
290  *            0     a     2
291  *       old: |-----------|       (bo_offset=n)
292  *
293  *                  1     a     3
294  *       req:       |-----------| (bo_offset=n+1)
295  *
296  *            0  a' 1     a     3
297  *       new: |-----|-----------| (a'.bo_offset=n, a.bo_offset=n+1)
298  *
299  *
300  * 11) Requested mapping's range is a centered subset of the existent one
301  *     having a different backing BO. Hence, map the requested mapping and split
302  *     up the existent one in two mappings, adjusting the BO offset of the right
303  *     one accordingly.
304  *
305  *     ::
306  *
307  *            0        a        3
308  *       old: |-----------------| (bo_offset=n)
309  *
310  *                  1  b  2
311  *       req:       |-----|       (bo_offset=m)
312  *
313  *            0  a  1  b  2  a' 3
314  *       new: |-----|-----|-----| (a.bo_offset=n,b.bo_offset=m,a'.bo_offset=n+2)
315  *
316  *
317  * 12) Requested mapping is a contiguous subset of the existent one. Split it
318  *     up, but indicate that the backing PTEs could be kept.
319  *
320  *     ::
321  *
322  *            0        a        3
323  *       old: |-----------------| (bo_offset=n)
324  *
325  *                  1  a  2
326  *       req:       |-----|       (bo_offset=n+1)
327  *
328  *            0  a' 1  a  2 a'' 3
329  *       old: |-----|-----|-----| (a'.bo_offset=n, a.bo_offset=n+1, a''.bo_offset=n+2)
330  *
331  *
332  * 13) Existent mapping is a right aligned subset of the requested one, hence
333  *     replace the existent one.
334  *
335  *     ::
336  *
337  *                  1  a  2
338  *       old:       |-----| (bo_offset=n+1)
339  *
340  *            0     a     2
341  *       req: |-----------| (bo_offset=n)
342  *
343  *            0     a     2
344  *       new: |-----------| (bo_offset=n)
345  *
346  *     .. note::
347  *        We expect to see the same result for a request with a different bo
348  *        and/or non-contiguous bo_offset.
349  *
350  *
351  * 14) Existent mapping is a centered subset of the requested one, hence
352  *     replace the existent one.
353  *
354  *     ::
355  *
356  *                  1  a  2
357  *       old:       |-----| (bo_offset=n+1)
358  *
359  *            0        a       3
360  *       req: |----------------| (bo_offset=n)
361  *
362  *            0        a       3
363  *       new: |----------------| (bo_offset=n)
364  *
365  *     .. note::
366  *        We expect to see the same result for a request with a different bo
367  *        and/or non-contiguous bo_offset.
368  *
369  *
370  * 15) Existent mappings is overlapped at the beginning by the requested mapping
371  *     backed by a different BO. Hence, map the requested mapping and split up
372  *     the existent one, adjusting its BO offset accordingly.
373  *
374  *     ::
375  *
376  *                  1     a     3
377  *       old:       |-----------| (bo_offset=n)
378  *
379  *            0     b     2
380  *       req: |-----------|       (bo_offset=m)
381  *
382  *            0     b     2  a' 3
383  *       new: |-----------|-----| (b.bo_offset=m,a.bo_offset=n+2)
384  */
385
386 /**
387  * DOC: Locking
388  *
389  * Generally, the GPU VA manager does not take care of locking itself, it is
390  * the drivers responsibility to take care about locking. Drivers might want to
391  * protect the following operations: inserting, removing and iterating
392  * &drm_gpuva objects as well as generating all kinds of operations, such as
393  * split / merge or prefetch.
394  *
395  * The GPU VA manager also does not take care of the locking of the backing
396  * &drm_gem_object buffers GPU VA lists by itself; drivers are responsible to
397  * enforce mutual exclusion using either the GEMs dma_resv lock or alternatively
398  * a driver specific external lock. For the latter see also
399  * drm_gem_gpuva_set_lock().
400  *
401  * However, the GPU VA manager contains lockdep checks to ensure callers of its
402  * API hold the corresponding lock whenever the &drm_gem_objects GPU VA list is
403  * accessed by functions such as drm_gpuva_link() or drm_gpuva_unlink().
404  */
405
406 /**
407  * DOC: Examples
408  *
409  * This section gives two examples on how to let the DRM GPUVA Manager generate
410  * &drm_gpuva_op in order to satisfy a given map or unmap request and how to
411  * make use of them.
412  *
413  * The below code is strictly limited to illustrate the generic usage pattern.
414  * To maintain simplicitly, it doesn't make use of any abstractions for common
415  * code, different (asyncronous) stages with fence signalling critical paths,
416  * any other helpers or error handling in terms of freeing memory and dropping
417  * previously taken locks.
418  *
419  * 1) Obtain a list of &drm_gpuva_op to create a new mapping::
420  *
421  *      // Allocates a new &drm_gpuva.
422  *      struct drm_gpuva * driver_gpuva_alloc(void);
423  *
424  *      // Typically drivers would embedd the &drm_gpuvm and &drm_gpuva
425  *      // structure in individual driver structures and lock the dma-resv with
426  *      // drm_exec or similar helpers.
427  *      int driver_mapping_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
428  *                                u64 addr, u64 range,
429  *                                struct drm_gem_object *obj, u64 offset)
430  *      {
431  *              struct drm_gpuva_ops *ops;
432  *              struct drm_gpuva_op *op
433  *
434  *              driver_lock_va_space();
435  *              ops = drm_gpuvm_sm_map_ops_create(gpuvm, addr, range,
436  *                                                obj, offset);
437  *              if (IS_ERR(ops))
438  *                      return PTR_ERR(ops);
439  *
440  *              drm_gpuva_for_each_op(op, ops) {
441  *                      struct drm_gpuva *va;
442  *
443  *                      switch (op->op) {
444  *                      case DRM_GPUVA_OP_MAP:
445  *                              va = driver_gpuva_alloc();
446  *                              if (!va)
447  *                                      ; // unwind previous VA space updates,
448  *                                        // free memory and unlock
449  *
450  *                              driver_vm_map();
451  *                              drm_gpuva_map(gpuvm, va, &op->map);
452  *                              drm_gpuva_link(va);
453  *
454  *                              break;
455  *                      case DRM_GPUVA_OP_REMAP: {
456  *                              struct drm_gpuva *prev = NULL, *next = NULL;
457  *
458  *                              va = op->remap.unmap->va;
459  *
460  *                              if (op->remap.prev) {
461  *                                      prev = driver_gpuva_alloc();
462  *                                      if (!prev)
463  *                                              ; // unwind previous VA space
464  *                                                // updates, free memory and
465  *                                                // unlock
466  *                              }
467  *
468  *                              if (op->remap.next) {
469  *                                      next = driver_gpuva_alloc();
470  *                                      if (!next)
471  *                                              ; // unwind previous VA space
472  *                                                // updates, free memory and
473  *                                                // unlock
474  *                              }
475  *
476  *                              driver_vm_remap();
477  *                              drm_gpuva_remap(prev, next, &op->remap);
478  *
479  *                              drm_gpuva_unlink(va);
480  *                              if (prev)
481  *                                      drm_gpuva_link(prev);
482  *                              if (next)
483  *                                      drm_gpuva_link(next);
484  *
485  *                              break;
486  *                      }
487  *                      case DRM_GPUVA_OP_UNMAP:
488  *                              va = op->unmap->va;
489  *
490  *                              driver_vm_unmap();
491  *                              drm_gpuva_unlink(va);
492  *                              drm_gpuva_unmap(&op->unmap);
493  *
494  *                              break;
495  *                      default:
496  *                              break;
497  *                      }
498  *              }
499  *              driver_unlock_va_space();
500  *
501  *              return 0;
502  *      }
503  *
504  * 2) Receive a callback for each &drm_gpuva_op to create a new mapping::
505  *
506  *      struct driver_context {
507  *              struct drm_gpuvm *gpuvm;
508  *              struct drm_gpuva *new_va;
509  *              struct drm_gpuva *prev_va;
510  *              struct drm_gpuva *next_va;
511  *      };
512  *
513  *      // ops to pass to drm_gpuvm_init()
514  *      static const struct drm_gpuvm_ops driver_gpuvm_ops = {
515  *              .sm_step_map = driver_gpuva_map,
516  *              .sm_step_remap = driver_gpuva_remap,
517  *              .sm_step_unmap = driver_gpuva_unmap,
518  *      };
519  *
520  *      // Typically drivers would embedd the &drm_gpuvm and &drm_gpuva
521  *      // structure in individual driver structures and lock the dma-resv with
522  *      // drm_exec or similar helpers.
523  *      int driver_mapping_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
524  *                                u64 addr, u64 range,
525  *                                struct drm_gem_object *obj, u64 offset)
526  *      {
527  *              struct driver_context ctx;
528  *              struct drm_gpuva_ops *ops;
529  *              struct drm_gpuva_op *op;
530  *              int ret = 0;
531  *
532  *              ctx.gpuvm = gpuvm;
533  *
534  *              ctx.new_va = kzalloc(sizeof(*ctx.new_va), GFP_KERNEL);
535  *              ctx.prev_va = kzalloc(sizeof(*ctx.prev_va), GFP_KERNEL);
536  *              ctx.next_va = kzalloc(sizeof(*ctx.next_va), GFP_KERNEL);
537  *              if (!ctx.new_va || !ctx.prev_va || !ctx.next_va) {
538  *                      ret = -ENOMEM;
539  *                      goto out;
540  *              }
541  *
542  *              driver_lock_va_space();
543  *              ret = drm_gpuvm_sm_map(gpuvm, &ctx, addr, range, obj, offset);
544  *              driver_unlock_va_space();
545  *
546  *      out:
547  *              kfree(ctx.new_va);
548  *              kfree(ctx.prev_va);
549  *              kfree(ctx.next_va);
550  *              return ret;
551  *      }
552  *
553  *      int driver_gpuva_map(struct drm_gpuva_op *op, void *__ctx)
554  *      {
555  *              struct driver_context *ctx = __ctx;
556  *
557  *              drm_gpuva_map(ctx->vm, ctx->new_va, &op->map);
558  *
559  *              drm_gpuva_link(ctx->new_va);
560  *
561  *              // prevent the new GPUVA from being freed in
562  *              // driver_mapping_create()
563  *              ctx->new_va = NULL;
564  *
565  *              return 0;
566  *      }
567  *
568  *      int driver_gpuva_remap(struct drm_gpuva_op *op, void *__ctx)
569  *      {
570  *              struct driver_context *ctx = __ctx;
571  *
572  *              drm_gpuva_remap(ctx->prev_va, ctx->next_va, &op->remap);
573  *
574  *              drm_gpuva_unlink(op->remap.unmap->va);
575  *              kfree(op->remap.unmap->va);
576  *
577  *              if (op->remap.prev) {
578  *                      drm_gpuva_link(ctx->prev_va);
579  *                      ctx->prev_va = NULL;
580  *              }
581  *
582  *              if (op->remap.next) {
583  *                      drm_gpuva_link(ctx->next_va);
584  *                      ctx->next_va = NULL;
585  *              }
586  *
587  *              return 0;
588  *      }
589  *
590  *      int driver_gpuva_unmap(struct drm_gpuva_op *op, void *__ctx)
591  *      {
592  *              drm_gpuva_unlink(op->unmap.va);
593  *              drm_gpuva_unmap(&op->unmap);
594  *              kfree(op->unmap.va);
595  *
596  *              return 0;
597  *      }
598  */
599
600 #define to_drm_gpuva(__node)    container_of((__node), struct drm_gpuva, rb.node)
601
602 #define GPUVA_START(node) ((node)->va.addr)
603 #define GPUVA_LAST(node) ((node)->va.addr + (node)->va.range - 1)
604
605 /* We do not actually use drm_gpuva_it_next(), tell the compiler to not complain
606  * about this.
607  */
608 INTERVAL_TREE_DEFINE(struct drm_gpuva, rb.node, u64, rb.__subtree_last,
609                      GPUVA_START, GPUVA_LAST, static __maybe_unused,
610                      drm_gpuva_it)
611
612 static int __drm_gpuva_insert(struct drm_gpuvm *gpuvm,
613                               struct drm_gpuva *va);
614 static void __drm_gpuva_remove(struct drm_gpuva *va);
615
616 static bool
617 drm_gpuvm_check_overflow(u64 addr, u64 range)
618 {
619         u64 end;
620
621         return WARN(check_add_overflow(addr, range, &end),
622                     "GPUVA address limited to %zu bytes.\n", sizeof(end));
623 }
624
625 static bool
626 drm_gpuvm_in_mm_range(struct drm_gpuvm *gpuvm, u64 addr, u64 range)
627 {
628         u64 end = addr + range;
629         u64 mm_start = gpuvm->mm_start;
630         u64 mm_end = mm_start + gpuvm->mm_range;
631
632         return addr >= mm_start && end <= mm_end;
633 }
634
635 static bool
636 drm_gpuvm_in_kernel_node(struct drm_gpuvm *gpuvm, u64 addr, u64 range)
637 {
638         u64 end = addr + range;
639         u64 kstart = gpuvm->kernel_alloc_node.va.addr;
640         u64 krange = gpuvm->kernel_alloc_node.va.range;
641         u64 kend = kstart + krange;
642
643         return krange && addr < kend && kstart < end;
644 }
645
646 static bool
647 drm_gpuvm_range_valid(struct drm_gpuvm *gpuvm,
648                       u64 addr, u64 range)
649 {
650         return !drm_gpuvm_check_overflow(addr, range) &&
651                drm_gpuvm_in_mm_range(gpuvm, addr, range) &&
652                !drm_gpuvm_in_kernel_node(gpuvm, addr, range);
653 }
654
655 /**
656  * drm_gpuvm_init() - initialize a &drm_gpuvm
657  * @gpuvm: pointer to the &drm_gpuvm to initialize
658  * @name: the name of the GPU VA space
659  * @start_offset: the start offset of the GPU VA space
660  * @range: the size of the GPU VA space
661  * @reserve_offset: the start of the kernel reserved GPU VA area
662  * @reserve_range: the size of the kernel reserved GPU VA area
663  * @ops: &drm_gpuvm_ops called on &drm_gpuvm_sm_map / &drm_gpuvm_sm_unmap
664  *
665  * The &drm_gpuvm must be initialized with this function before use.
666  *
667  * Note that @gpuvm must be cleared to 0 before calling this function. The given
668  * &name is expected to be managed by the surrounding driver structures.
669  */
670 void
671 drm_gpuvm_init(struct drm_gpuvm *gpuvm,
672                const char *name,
673                u64 start_offset, u64 range,
674                u64 reserve_offset, u64 reserve_range,
675                const struct drm_gpuvm_ops *ops)
676 {
677         gpuvm->rb.tree = RB_ROOT_CACHED;
678         INIT_LIST_HEAD(&gpuvm->rb.list);
679
680         drm_gpuvm_check_overflow(start_offset, range);
681         gpuvm->mm_start = start_offset;
682         gpuvm->mm_range = range;
683
684         gpuvm->name = name ? name : "unknown";
685         gpuvm->ops = ops;
686
687         memset(&gpuvm->kernel_alloc_node, 0, sizeof(struct drm_gpuva));
688
689         if (reserve_range) {
690                 gpuvm->kernel_alloc_node.va.addr = reserve_offset;
691                 gpuvm->kernel_alloc_node.va.range = reserve_range;
692
693                 if (likely(!drm_gpuvm_check_overflow(reserve_offset,
694                                                      reserve_range)))
695                         __drm_gpuva_insert(gpuvm, &gpuvm->kernel_alloc_node);
696         }
697 }
698 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_init);
699
700 /**
701  * drm_gpuvm_destroy() - cleanup a &drm_gpuvm
702  * @gpuvm: pointer to the &drm_gpuvm to clean up
703  *
704  * Note that it is a bug to call this function on a manager that still
705  * holds GPU VA mappings.
706  */
707 void
708 drm_gpuvm_destroy(struct drm_gpuvm *gpuvm)
709 {
710         gpuvm->name = NULL;
711
712         if (gpuvm->kernel_alloc_node.va.range)
713                 __drm_gpuva_remove(&gpuvm->kernel_alloc_node);
714
715         WARN(!RB_EMPTY_ROOT(&gpuvm->rb.tree.rb_root),
716              "GPUVA tree is not empty, potentially leaking memory.");
717 }
718 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_destroy);
719
720 static int
721 __drm_gpuva_insert(struct drm_gpuvm *gpuvm,
722                    struct drm_gpuva *va)
723 {
724         struct rb_node *node;
725         struct list_head *head;
726
727         if (drm_gpuva_it_iter_first(&gpuvm->rb.tree,
728                                     GPUVA_START(va),
729                                     GPUVA_LAST(va)))
730                 return -EEXIST;
731
732         va->vm = gpuvm;
733
734         drm_gpuva_it_insert(va, &gpuvm->rb.tree);
735
736         node = rb_prev(&va->rb.node);
737         if (node)
738                 head = &(to_drm_gpuva(node))->rb.entry;
739         else
740                 head = &gpuvm->rb.list;
741
742         list_add(&va->rb.entry, head);
743
744         return 0;
745 }
746
747 /**
748  * drm_gpuva_insert() - insert a &drm_gpuva
749  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to insert the &drm_gpuva in
750  * @va: the &drm_gpuva to insert
751  *
752  * Insert a &drm_gpuva with a given address and range into a
753  * &drm_gpuvm.
754  *
755  * It is safe to use this function using the safe versions of iterating the GPU
756  * VA space, such as drm_gpuvm_for_each_va_safe() and
757  * drm_gpuvm_for_each_va_range_safe().
758  *
759  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
760  */
761 int
762 drm_gpuva_insert(struct drm_gpuvm *gpuvm,
763                  struct drm_gpuva *va)
764 {
765         u64 addr = va->va.addr;
766         u64 range = va->va.range;
767
768         if (unlikely(!drm_gpuvm_range_valid(gpuvm, addr, range)))
769                 return -EINVAL;
770
771         return __drm_gpuva_insert(gpuvm, va);
772 }
773 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_insert);
774
775 static void
776 __drm_gpuva_remove(struct drm_gpuva *va)
777 {
778         drm_gpuva_it_remove(va, &va->vm->rb.tree);
779         list_del_init(&va->rb.entry);
780 }
781
782 /**
783  * drm_gpuva_remove() - remove a &drm_gpuva
784  * @va: the &drm_gpuva to remove
785  *
786  * This removes the given &va from the underlaying tree.
787  *
788  * It is safe to use this function using the safe versions of iterating the GPU
789  * VA space, such as drm_gpuvm_for_each_va_safe() and
790  * drm_gpuvm_for_each_va_range_safe().
791  */
792 void
793 drm_gpuva_remove(struct drm_gpuva *va)
794 {
795         struct drm_gpuvm *gpuvm = va->vm;
796
797         if (unlikely(va == &gpuvm->kernel_alloc_node)) {
798                 WARN(1, "Can't destroy kernel reserved node.\n");
799                 return;
800         }
801
802         __drm_gpuva_remove(va);
803 }
804 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_remove);
805
806 /**
807  * drm_gpuva_link() - link a &drm_gpuva
808  * @va: the &drm_gpuva to link
809  *
810  * This adds the given &va to the GPU VA list of the &drm_gem_object it is
811  * associated with.
812  *
813  * This function expects the caller to protect the GEM's GPUVA list against
814  * concurrent access using the GEMs dma_resv lock.
815  */
816 void
817 drm_gpuva_link(struct drm_gpuva *va)
818 {
819         struct drm_gem_object *obj = va->gem.obj;
820
821         if (unlikely(!obj))
822                 return;
823
824         drm_gem_gpuva_assert_lock_held(obj);
825
826         list_add_tail(&va->gem.entry, &obj->gpuva.list);
827 }
828 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_link);
829
830 /**
831  * drm_gpuva_unlink() - unlink a &drm_gpuva
832  * @va: the &drm_gpuva to unlink
833  *
834  * This removes the given &va from the GPU VA list of the &drm_gem_object it is
835  * associated with.
836  *
837  * This function expects the caller to protect the GEM's GPUVA list against
838  * concurrent access using the GEMs dma_resv lock.
839  */
840 void
841 drm_gpuva_unlink(struct drm_gpuva *va)
842 {
843         struct drm_gem_object *obj = va->gem.obj;
844
845         if (unlikely(!obj))
846                 return;
847
848         drm_gem_gpuva_assert_lock_held(obj);
849
850         list_del_init(&va->gem.entry);
851 }
852 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_unlink);
853
854 /**
855  * drm_gpuva_find_first() - find the first &drm_gpuva in the given range
856  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to search in
857  * @addr: the &drm_gpuvas address
858  * @range: the &drm_gpuvas range
859  *
860  * Returns: the first &drm_gpuva within the given range
861  */
862 struct drm_gpuva *
863 drm_gpuva_find_first(struct drm_gpuvm *gpuvm,
864                      u64 addr, u64 range)
865 {
866         u64 last = addr + range - 1;
867
868         return drm_gpuva_it_iter_first(&gpuvm->rb.tree, addr, last);
869 }
870 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_find_first);
871
872 /**
873  * drm_gpuva_find() - find a &drm_gpuva
874  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to search in
875  * @addr: the &drm_gpuvas address
876  * @range: the &drm_gpuvas range
877  *
878  * Returns: the &drm_gpuva at a given &addr and with a given &range
879  */
880 struct drm_gpuva *
881 drm_gpuva_find(struct drm_gpuvm *gpuvm,
882                u64 addr, u64 range)
883 {
884         struct drm_gpuva *va;
885
886         va = drm_gpuva_find_first(gpuvm, addr, range);
887         if (!va)
888                 goto out;
889
890         if (va->va.addr != addr ||
891             va->va.range != range)
892                 goto out;
893
894         return va;
895
896 out:
897         return NULL;
898 }
899 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_find);
900
901 /**
902  * drm_gpuva_find_prev() - find the &drm_gpuva before the given address
903  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to search in
904  * @start: the given GPU VA's start address
905  *
906  * Find the adjacent &drm_gpuva before the GPU VA with given &start address.
907  *
908  * Note that if there is any free space between the GPU VA mappings no mapping
909  * is returned.
910  *
911  * Returns: a pointer to the found &drm_gpuva or NULL if none was found
912  */
913 struct drm_gpuva *
914 drm_gpuva_find_prev(struct drm_gpuvm *gpuvm, u64 start)
915 {
916         if (!drm_gpuvm_range_valid(gpuvm, start - 1, 1))
917                 return NULL;
918
919         return drm_gpuva_it_iter_first(&gpuvm->rb.tree, start - 1, start);
920 }
921 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_find_prev);
922
923 /**
924  * drm_gpuva_find_next() - find the &drm_gpuva after the given address
925  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to search in
926  * @end: the given GPU VA's end address
927  *
928  * Find the adjacent &drm_gpuva after the GPU VA with given &end address.
929  *
930  * Note that if there is any free space between the GPU VA mappings no mapping
931  * is returned.
932  *
933  * Returns: a pointer to the found &drm_gpuva or NULL if none was found
934  */
935 struct drm_gpuva *
936 drm_gpuva_find_next(struct drm_gpuvm *gpuvm, u64 end)
937 {
938         if (!drm_gpuvm_range_valid(gpuvm, end, 1))
939                 return NULL;
940
941         return drm_gpuva_it_iter_first(&gpuvm->rb.tree, end, end + 1);
942 }
943 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_find_next);
944
945 /**
946  * drm_gpuvm_interval_empty() - indicate whether a given interval of the VA space
947  * is empty
948  * @gpuvm: the &drm_gpuvm to check the range for
949  * @addr: the start address of the range
950  * @range: the range of the interval
951  *
952  * Returns: true if the interval is empty, false otherwise
953  */
954 bool
955 drm_gpuvm_interval_empty(struct drm_gpuvm *gpuvm, u64 addr, u64 range)
956 {
957         return !drm_gpuva_find_first(gpuvm, addr, range);
958 }
959 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_interval_empty);
960
961 /**
962  * drm_gpuva_map() - helper to insert a &drm_gpuva according to a
963  * &drm_gpuva_op_map
964  * @gpuvm: the &drm_gpuvm
965  * @va: the &drm_gpuva to insert
966  * @op: the &drm_gpuva_op_map to initialize @va with
967  *
968  * Initializes the @va from the @op and inserts it into the given @gpuvm.
969  */
970 void
971 drm_gpuva_map(struct drm_gpuvm *gpuvm,
972               struct drm_gpuva *va,
973               struct drm_gpuva_op_map *op)
974 {
975         drm_gpuva_init_from_op(va, op);
976         drm_gpuva_insert(gpuvm, va);
977 }
978 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_map);
979
980 /**
981  * drm_gpuva_remap() - helper to remap a &drm_gpuva according to a
982  * &drm_gpuva_op_remap
983  * @prev: the &drm_gpuva to remap when keeping the start of a mapping
984  * @next: the &drm_gpuva to remap when keeping the end of a mapping
985  * @op: the &drm_gpuva_op_remap to initialize @prev and @next with
986  *
987  * Removes the currently mapped &drm_gpuva and remaps it using @prev and/or
988  * @next.
989  */
990 void
991 drm_gpuva_remap(struct drm_gpuva *prev,
992                 struct drm_gpuva *next,
993                 struct drm_gpuva_op_remap *op)
994 {
995         struct drm_gpuva *curr = op->unmap->va;
996         struct drm_gpuvm *gpuvm = curr->vm;
997
998         drm_gpuva_remove(curr);
999
1000         if (op->prev) {
1001                 drm_gpuva_init_from_op(prev, op->prev);
1002                 drm_gpuva_insert(gpuvm, prev);
1003         }
1004
1005         if (op->next) {
1006                 drm_gpuva_init_from_op(next, op->next);
1007                 drm_gpuva_insert(gpuvm, next);
1008         }
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_remap);
1011
1012 /**
1013  * drm_gpuva_unmap() - helper to remove a &drm_gpuva according to a
1014  * &drm_gpuva_op_unmap
1015  * @op: the &drm_gpuva_op_unmap specifying the &drm_gpuva to remove
1016  *
1017  * Removes the &drm_gpuva associated with the &drm_gpuva_op_unmap.
1018  */
1019 void
1020 drm_gpuva_unmap(struct drm_gpuva_op_unmap *op)
1021 {
1022         drm_gpuva_remove(op->va);
1023 }
1024 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_unmap);
1025
1026 static int
1027 op_map_cb(const struct drm_gpuvm_ops *fn, void *priv,
1028           u64 addr, u64 range,
1029           struct drm_gem_object *obj, u64 offset)
1030 {
1031         struct drm_gpuva_op op = {};
1032
1033         op.op = DRM_GPUVA_OP_MAP;
1034         op.map.va.addr = addr;
1035         op.map.va.range = range;
1036         op.map.gem.obj = obj;
1037         op.map.gem.offset = offset;
1038
1039         return fn->sm_step_map(&op, priv);
1040 }
1041
1042 static int
1043 op_remap_cb(const struct drm_gpuvm_ops *fn, void *priv,
1044             struct drm_gpuva_op_map *prev,
1045             struct drm_gpuva_op_map *next,
1046             struct drm_gpuva_op_unmap *unmap)
1047 {
1048         struct drm_gpuva_op op = {};
1049         struct drm_gpuva_op_remap *r;
1050
1051         op.op = DRM_GPUVA_OP_REMAP;
1052         r = &op.remap;
1053         r->prev = prev;
1054         r->next = next;
1055         r->unmap = unmap;
1056
1057         return fn->sm_step_remap(&op, priv);
1058 }
1059
1060 static int
1061 op_unmap_cb(const struct drm_gpuvm_ops *fn, void *priv,
1062             struct drm_gpuva *va, bool merge)
1063 {
1064         struct drm_gpuva_op op = {};
1065
1066         op.op = DRM_GPUVA_OP_UNMAP;
1067         op.unmap.va = va;
1068         op.unmap.keep = merge;
1069
1070         return fn->sm_step_unmap(&op, priv);
1071 }
1072
1073 static int
1074 __drm_gpuvm_sm_map(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1075                    const struct drm_gpuvm_ops *ops, void *priv,
1076                    u64 req_addr, u64 req_range,
1077                    struct drm_gem_object *req_obj, u64 req_offset)
1078 {
1079         struct drm_gpuva *va, *next;
1080         u64 req_end = req_addr + req_range;
1081         int ret;
1082
1083         if (unlikely(!drm_gpuvm_range_valid(gpuvm, req_addr, req_range)))
1084                 return -EINVAL;
1085
1086         drm_gpuvm_for_each_va_range_safe(va, next, gpuvm, req_addr, req_end) {
1087                 struct drm_gem_object *obj = va->gem.obj;
1088                 u64 offset = va->gem.offset;
1089                 u64 addr = va->va.addr;
1090                 u64 range = va->va.range;
1091                 u64 end = addr + range;
1092                 bool merge = !!va->gem.obj;
1093
1094                 if (addr == req_addr) {
1095                         merge &= obj == req_obj &&
1096                                  offset == req_offset;
1097
1098                         if (end == req_end) {
1099                                 ret = op_unmap_cb(ops, priv, va, merge);
1100                                 if (ret)
1101                                         return ret;
1102                                 break;
1103                         }
1104
1105                         if (end < req_end) {
1106                                 ret = op_unmap_cb(ops, priv, va, merge);
1107                                 if (ret)
1108                                         return ret;
1109                                 continue;
1110                         }
1111
1112                         if (end > req_end) {
1113                                 struct drm_gpuva_op_map n = {
1114                                         .va.addr = req_end,
1115                                         .va.range = range - req_range,
1116                                         .gem.obj = obj,
1117                                         .gem.offset = offset + req_range,
1118                                 };
1119                                 struct drm_gpuva_op_unmap u = {
1120                                         .va = va,
1121                                         .keep = merge,
1122                                 };
1123
1124                                 ret = op_remap_cb(ops, priv, NULL, &n, &u);
1125                                 if (ret)
1126                                         return ret;
1127                                 break;
1128                         }
1129                 } else if (addr < req_addr) {
1130                         u64 ls_range = req_addr - addr;
1131                         struct drm_gpuva_op_map p = {
1132                                 .va.addr = addr,
1133                                 .va.range = ls_range,
1134                                 .gem.obj = obj,
1135                                 .gem.offset = offset,
1136                         };
1137                         struct drm_gpuva_op_unmap u = { .va = va };
1138
1139                         merge &= obj == req_obj &&
1140                                  offset + ls_range == req_offset;
1141                         u.keep = merge;
1142
1143                         if (end == req_end) {
1144                                 ret = op_remap_cb(ops, priv, &p, NULL, &u);
1145                                 if (ret)
1146                                         return ret;
1147                                 break;
1148                         }
1149
1150                         if (end < req_end) {
1151                                 ret = op_remap_cb(ops, priv, &p, NULL, &u);
1152                                 if (ret)
1153                                         return ret;
1154                                 continue;
1155                         }
1156
1157                         if (end > req_end) {
1158                                 struct drm_gpuva_op_map n = {
1159                                         .va.addr = req_end,
1160                                         .va.range = end - req_end,
1161                                         .gem.obj = obj,
1162                                         .gem.offset = offset + ls_range +
1163                                                       req_range,
1164                                 };
1165
1166                                 ret = op_remap_cb(ops, priv, &p, &n, &u);
1167                                 if (ret)
1168                                         return ret;
1169                                 break;
1170                         }
1171                 } else if (addr > req_addr) {
1172                         merge &= obj == req_obj &&
1173                                  offset == req_offset +
1174                                            (addr - req_addr);
1175
1176                         if (end == req_end) {
1177                                 ret = op_unmap_cb(ops, priv, va, merge);
1178                                 if (ret)
1179                                         return ret;
1180                                 break;
1181                         }
1182
1183                         if (end < req_end) {
1184                                 ret = op_unmap_cb(ops, priv, va, merge);
1185                                 if (ret)
1186                                         return ret;
1187                                 continue;
1188                         }
1189
1190                         if (end > req_end) {
1191                                 struct drm_gpuva_op_map n = {
1192                                         .va.addr = req_end,
1193                                         .va.range = end - req_end,
1194                                         .gem.obj = obj,
1195                                         .gem.offset = offset + req_end - addr,
1196                                 };
1197                                 struct drm_gpuva_op_unmap u = {
1198                                         .va = va,
1199                                         .keep = merge,
1200                                 };
1201
1202                                 ret = op_remap_cb(ops, priv, NULL, &n, &u);
1203                                 if (ret)
1204                                         return ret;
1205                                 break;
1206                         }
1207                 }
1208         }
1209
1210         return op_map_cb(ops, priv,
1211                          req_addr, req_range,
1212                          req_obj, req_offset);
1213 }
1214
1215 static int
1216 __drm_gpuvm_sm_unmap(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1217                      const struct drm_gpuvm_ops *ops, void *priv,
1218                      u64 req_addr, u64 req_range)
1219 {
1220         struct drm_gpuva *va, *next;
1221         u64 req_end = req_addr + req_range;
1222         int ret;
1223
1224         if (unlikely(!drm_gpuvm_range_valid(gpuvm, req_addr, req_range)))
1225                 return -EINVAL;
1226
1227         drm_gpuvm_for_each_va_range_safe(va, next, gpuvm, req_addr, req_end) {
1228                 struct drm_gpuva_op_map prev = {}, next = {};
1229                 bool prev_split = false, next_split = false;
1230                 struct drm_gem_object *obj = va->gem.obj;
1231                 u64 offset = va->gem.offset;
1232                 u64 addr = va->va.addr;
1233                 u64 range = va->va.range;
1234                 u64 end = addr + range;
1235
1236                 if (addr < req_addr) {
1237                         prev.va.addr = addr;
1238                         prev.va.range = req_addr - addr;
1239                         prev.gem.obj = obj;
1240                         prev.gem.offset = offset;
1241
1242                         prev_split = true;
1243                 }
1244
1245                 if (end > req_end) {
1246                         next.va.addr = req_end;
1247                         next.va.range = end - req_end;
1248                         next.gem.obj = obj;
1249                         next.gem.offset = offset + (req_end - addr);
1250
1251                         next_split = true;
1252                 }
1253
1254                 if (prev_split || next_split) {
1255                         struct drm_gpuva_op_unmap unmap = { .va = va };
1256
1257                         ret = op_remap_cb(ops, priv,
1258                                           prev_split ? &prev : NULL,
1259                                           next_split ? &next : NULL,
1260                                           &unmap);
1261                         if (ret)
1262                                 return ret;
1263                 } else {
1264                         ret = op_unmap_cb(ops, priv, va, false);
1265                         if (ret)
1266                                 return ret;
1267                 }
1268         }
1269
1270         return 0;
1271 }
1272
1273 /**
1274  * drm_gpuvm_sm_map() - creates the &drm_gpuva_op split/merge steps
1275  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1276  * @req_addr: the start address of the new mapping
1277  * @req_range: the range of the new mapping
1278  * @req_obj: the &drm_gem_object to map
1279  * @req_offset: the offset within the &drm_gem_object
1280  * @priv: pointer to a driver private data structure
1281  *
1282  * This function iterates the given range of the GPU VA space. It utilizes the
1283  * &drm_gpuvm_ops to call back into the driver providing the split and merge
1284  * steps.
1285  *
1286  * Drivers may use these callbacks to update the GPU VA space right away within
1287  * the callback. In case the driver decides to copy and store the operations for
1288  * later processing neither this function nor &drm_gpuvm_sm_unmap is allowed to
1289  * be called before the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space was
1290  * updated with the previous set of operations. To update the
1291  * &drm_gpuvm's view of the GPU VA space drm_gpuva_insert(),
1292  * drm_gpuva_destroy_locked() and/or drm_gpuva_destroy_unlocked() should be
1293  * used.
1294  *
1295  * A sequence of callbacks can contain map, unmap and remap operations, but
1296  * the sequence of callbacks might also be empty if no operation is required,
1297  * e.g. if the requested mapping already exists in the exact same way.
1298  *
1299  * There can be an arbitrary amount of unmap operations, a maximum of two remap
1300  * operations and a single map operation. The latter one represents the original
1301  * map operation requested by the caller.
1302  *
1303  * Returns: 0 on success or a negative error code
1304  */
1305 int
1306 drm_gpuvm_sm_map(struct drm_gpuvm *gpuvm, void *priv,
1307                  u64 req_addr, u64 req_range,
1308                  struct drm_gem_object *req_obj, u64 req_offset)
1309 {
1310         const struct drm_gpuvm_ops *ops = gpuvm->ops;
1311
1312         if (unlikely(!(ops && ops->sm_step_map &&
1313                        ops->sm_step_remap &&
1314                        ops->sm_step_unmap)))
1315                 return -EINVAL;
1316
1317         return __drm_gpuvm_sm_map(gpuvm, ops, priv,
1318                                   req_addr, req_range,
1319                                   req_obj, req_offset);
1320 }
1321 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_sm_map);
1322
1323 /**
1324  * drm_gpuvm_sm_unmap() - creates the &drm_gpuva_ops to split on unmap
1325  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1326  * @priv: pointer to a driver private data structure
1327  * @req_addr: the start address of the range to unmap
1328  * @req_range: the range of the mappings to unmap
1329  *
1330  * This function iterates the given range of the GPU VA space. It utilizes the
1331  * &drm_gpuvm_ops to call back into the driver providing the operations to
1332  * unmap and, if required, split existent mappings.
1333  *
1334  * Drivers may use these callbacks to update the GPU VA space right away within
1335  * the callback. In case the driver decides to copy and store the operations for
1336  * later processing neither this function nor &drm_gpuvm_sm_map is allowed to be
1337  * called before the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space was updated
1338  * with the previous set of operations. To update the &drm_gpuvm's view
1339  * of the GPU VA space drm_gpuva_insert(), drm_gpuva_destroy_locked() and/or
1340  * drm_gpuva_destroy_unlocked() should be used.
1341  *
1342  * A sequence of callbacks can contain unmap and remap operations, depending on
1343  * whether there are actual overlapping mappings to split.
1344  *
1345  * There can be an arbitrary amount of unmap operations and a maximum of two
1346  * remap operations.
1347  *
1348  * Returns: 0 on success or a negative error code
1349  */
1350 int
1351 drm_gpuvm_sm_unmap(struct drm_gpuvm *gpuvm, void *priv,
1352                    u64 req_addr, u64 req_range)
1353 {
1354         const struct drm_gpuvm_ops *ops = gpuvm->ops;
1355
1356         if (unlikely(!(ops && ops->sm_step_remap &&
1357                        ops->sm_step_unmap)))
1358                 return -EINVAL;
1359
1360         return __drm_gpuvm_sm_unmap(gpuvm, ops, priv,
1361                                     req_addr, req_range);
1362 }
1363 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_sm_unmap);
1364
1365 static struct drm_gpuva_op *
1366 gpuva_op_alloc(struct drm_gpuvm *gpuvm)
1367 {
1368         const struct drm_gpuvm_ops *fn = gpuvm->ops;
1369         struct drm_gpuva_op *op;
1370
1371         if (fn && fn->op_alloc)
1372                 op = fn->op_alloc();
1373         else
1374                 op = kzalloc(sizeof(*op), GFP_KERNEL);
1375
1376         if (unlikely(!op))
1377                 return NULL;
1378
1379         return op;
1380 }
1381
1382 static void
1383 gpuva_op_free(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1384               struct drm_gpuva_op *op)
1385 {
1386         const struct drm_gpuvm_ops *fn = gpuvm->ops;
1387
1388         if (fn && fn->op_free)
1389                 fn->op_free(op);
1390         else
1391                 kfree(op);
1392 }
1393
1394 static int
1395 drm_gpuva_sm_step(struct drm_gpuva_op *__op,
1396                   void *priv)
1397 {
1398         struct {
1399                 struct drm_gpuvm *vm;
1400                 struct drm_gpuva_ops *ops;
1401         } *args = priv;
1402         struct drm_gpuvm *gpuvm = args->vm;
1403         struct drm_gpuva_ops *ops = args->ops;
1404         struct drm_gpuva_op *op;
1405
1406         op = gpuva_op_alloc(gpuvm);
1407         if (unlikely(!op))
1408                 goto err;
1409
1410         memcpy(op, __op, sizeof(*op));
1411
1412         if (op->op == DRM_GPUVA_OP_REMAP) {
1413                 struct drm_gpuva_op_remap *__r = &__op->remap;
1414                 struct drm_gpuva_op_remap *r = &op->remap;
1415
1416                 r->unmap = kmemdup(__r->unmap, sizeof(*r->unmap),
1417                                    GFP_KERNEL);
1418                 if (unlikely(!r->unmap))
1419                         goto err_free_op;
1420
1421                 if (__r->prev) {
1422                         r->prev = kmemdup(__r->prev, sizeof(*r->prev),
1423                                           GFP_KERNEL);
1424                         if (unlikely(!r->prev))
1425                                 goto err_free_unmap;
1426                 }
1427
1428                 if (__r->next) {
1429                         r->next = kmemdup(__r->next, sizeof(*r->next),
1430                                           GFP_KERNEL);
1431                         if (unlikely(!r->next))
1432                                 goto err_free_prev;
1433                 }
1434         }
1435
1436         list_add_tail(&op->entry, &ops->list);
1437
1438         return 0;
1439
1440 err_free_unmap:
1441         kfree(op->remap.unmap);
1442 err_free_prev:
1443         kfree(op->remap.prev);
1444 err_free_op:
1445         gpuva_op_free(gpuvm, op);
1446 err:
1447         return -ENOMEM;
1448 }
1449
1450 static const struct drm_gpuvm_ops gpuvm_list_ops = {
1451         .sm_step_map = drm_gpuva_sm_step,
1452         .sm_step_remap = drm_gpuva_sm_step,
1453         .sm_step_unmap = drm_gpuva_sm_step,
1454 };
1455
1456 /**
1457  * drm_gpuvm_sm_map_ops_create() - creates the &drm_gpuva_ops to split and merge
1458  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1459  * @req_addr: the start address of the new mapping
1460  * @req_range: the range of the new mapping
1461  * @req_obj: the &drm_gem_object to map
1462  * @req_offset: the offset within the &drm_gem_object
1463  *
1464  * This function creates a list of operations to perform splitting and merging
1465  * of existent mapping(s) with the newly requested one.
1466  *
1467  * The list can be iterated with &drm_gpuva_for_each_op and must be processed
1468  * in the given order. It can contain map, unmap and remap operations, but it
1469  * also can be empty if no operation is required, e.g. if the requested mapping
1470  * already exists is the exact same way.
1471  *
1472  * There can be an arbitrary amount of unmap operations, a maximum of two remap
1473  * operations and a single map operation. The latter one represents the original
1474  * map operation requested by the caller.
1475  *
1476  * Note that before calling this function again with another mapping request it
1477  * is necessary to update the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space. The
1478  * previously obtained operations must be either processed or abandoned. To
1479  * update the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space drm_gpuva_insert(),
1480  * drm_gpuva_destroy_locked() and/or drm_gpuva_destroy_unlocked() should be
1481  * used.
1482  *
1483  * After the caller finished processing the returned &drm_gpuva_ops, they must
1484  * be freed with &drm_gpuva_ops_free.
1485  *
1486  * Returns: a pointer to the &drm_gpuva_ops on success, an ERR_PTR on failure
1487  */
1488 struct drm_gpuva_ops *
1489 drm_gpuvm_sm_map_ops_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1490                             u64 req_addr, u64 req_range,
1491                             struct drm_gem_object *req_obj, u64 req_offset)
1492 {
1493         struct drm_gpuva_ops *ops;
1494         struct {
1495                 struct drm_gpuvm *vm;
1496                 struct drm_gpuva_ops *ops;
1497         } args;
1498         int ret;
1499
1500         ops = kzalloc(sizeof(*ops), GFP_KERNEL);
1501         if (unlikely(!ops))
1502                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1503
1504         INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
1505
1506         args.vm = gpuvm;
1507         args.ops = ops;
1508
1509         ret = __drm_gpuvm_sm_map(gpuvm, &gpuvm_list_ops, &args,
1510                                  req_addr, req_range,
1511                                  req_obj, req_offset);
1512         if (ret)
1513                 goto err_free_ops;
1514
1515         return ops;
1516
1517 err_free_ops:
1518         drm_gpuva_ops_free(gpuvm, ops);
1519         return ERR_PTR(ret);
1520 }
1521 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_sm_map_ops_create);
1522
1523 /**
1524  * drm_gpuvm_sm_unmap_ops_create() - creates the &drm_gpuva_ops to split on
1525  * unmap
1526  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1527  * @req_addr: the start address of the range to unmap
1528  * @req_range: the range of the mappings to unmap
1529  *
1530  * This function creates a list of operations to perform unmapping and, if
1531  * required, splitting of the mappings overlapping the unmap range.
1532  *
1533  * The list can be iterated with &drm_gpuva_for_each_op and must be processed
1534  * in the given order. It can contain unmap and remap operations, depending on
1535  * whether there are actual overlapping mappings to split.
1536  *
1537  * There can be an arbitrary amount of unmap operations and a maximum of two
1538  * remap operations.
1539  *
1540  * Note that before calling this function again with another range to unmap it
1541  * is necessary to update the &drm_gpuvm's view of the GPU VA space. The
1542  * previously obtained operations must be processed or abandoned. To update the
1543  * &drm_gpuvm's view of the GPU VA space drm_gpuva_insert(),
1544  * drm_gpuva_destroy_locked() and/or drm_gpuva_destroy_unlocked() should be
1545  * used.
1546  *
1547  * After the caller finished processing the returned &drm_gpuva_ops, they must
1548  * be freed with &drm_gpuva_ops_free.
1549  *
1550  * Returns: a pointer to the &drm_gpuva_ops on success, an ERR_PTR on failure
1551  */
1552 struct drm_gpuva_ops *
1553 drm_gpuvm_sm_unmap_ops_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1554                               u64 req_addr, u64 req_range)
1555 {
1556         struct drm_gpuva_ops *ops;
1557         struct {
1558                 struct drm_gpuvm *vm;
1559                 struct drm_gpuva_ops *ops;
1560         } args;
1561         int ret;
1562
1563         ops = kzalloc(sizeof(*ops), GFP_KERNEL);
1564         if (unlikely(!ops))
1565                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1566
1567         INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
1568
1569         args.vm = gpuvm;
1570         args.ops = ops;
1571
1572         ret = __drm_gpuvm_sm_unmap(gpuvm, &gpuvm_list_ops, &args,
1573                                    req_addr, req_range);
1574         if (ret)
1575                 goto err_free_ops;
1576
1577         return ops;
1578
1579 err_free_ops:
1580         drm_gpuva_ops_free(gpuvm, ops);
1581         return ERR_PTR(ret);
1582 }
1583 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_sm_unmap_ops_create);
1584
1585 /**
1586  * drm_gpuvm_prefetch_ops_create() - creates the &drm_gpuva_ops to prefetch
1587  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1588  * @addr: the start address of the range to prefetch
1589  * @range: the range of the mappings to prefetch
1590  *
1591  * This function creates a list of operations to perform prefetching.
1592  *
1593  * The list can be iterated with &drm_gpuva_for_each_op and must be processed
1594  * in the given order. It can contain prefetch operations.
1595  *
1596  * There can be an arbitrary amount of prefetch operations.
1597  *
1598  * After the caller finished processing the returned &drm_gpuva_ops, they must
1599  * be freed with &drm_gpuva_ops_free.
1600  *
1601  * Returns: a pointer to the &drm_gpuva_ops on success, an ERR_PTR on failure
1602  */
1603 struct drm_gpuva_ops *
1604 drm_gpuvm_prefetch_ops_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1605                               u64 addr, u64 range)
1606 {
1607         struct drm_gpuva_ops *ops;
1608         struct drm_gpuva_op *op;
1609         struct drm_gpuva *va;
1610         u64 end = addr + range;
1611         int ret;
1612
1613         ops = kzalloc(sizeof(*ops), GFP_KERNEL);
1614         if (!ops)
1615                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1616
1617         INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
1618
1619         drm_gpuvm_for_each_va_range(va, gpuvm, addr, end) {
1620                 op = gpuva_op_alloc(gpuvm);
1621                 if (!op) {
1622                         ret = -ENOMEM;
1623                         goto err_free_ops;
1624                 }
1625
1626                 op->op = DRM_GPUVA_OP_PREFETCH;
1627                 op->prefetch.va = va;
1628                 list_add_tail(&op->entry, &ops->list);
1629         }
1630
1631         return ops;
1632
1633 err_free_ops:
1634         drm_gpuva_ops_free(gpuvm, ops);
1635         return ERR_PTR(ret);
1636 }
1637 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_prefetch_ops_create);
1638
1639 /**
1640  * drm_gpuvm_gem_unmap_ops_create() - creates the &drm_gpuva_ops to unmap a GEM
1641  * @gpuvm: the &drm_gpuvm representing the GPU VA space
1642  * @obj: the &drm_gem_object to unmap
1643  *
1644  * This function creates a list of operations to perform unmapping for every
1645  * GPUVA attached to a GEM.
1646  *
1647  * The list can be iterated with &drm_gpuva_for_each_op and consists out of an
1648  * arbitrary amount of unmap operations.
1649  *
1650  * After the caller finished processing the returned &drm_gpuva_ops, they must
1651  * be freed with &drm_gpuva_ops_free.
1652  *
1653  * It is the callers responsibility to protect the GEMs GPUVA list against
1654  * concurrent access using the GEMs dma_resv lock.
1655  *
1656  * Returns: a pointer to the &drm_gpuva_ops on success, an ERR_PTR on failure
1657  */
1658 struct drm_gpuva_ops *
1659 drm_gpuvm_gem_unmap_ops_create(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1660                                struct drm_gem_object *obj)
1661 {
1662         struct drm_gpuva_ops *ops;
1663         struct drm_gpuva_op *op;
1664         struct drm_gpuva *va;
1665         int ret;
1666
1667         drm_gem_gpuva_assert_lock_held(obj);
1668
1669         ops = kzalloc(sizeof(*ops), GFP_KERNEL);
1670         if (!ops)
1671                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1672
1673         INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
1674
1675         drm_gem_for_each_gpuva(va, obj) {
1676                 op = gpuva_op_alloc(gpuvm);
1677                 if (!op) {
1678                         ret = -ENOMEM;
1679                         goto err_free_ops;
1680                 }
1681
1682                 op->op = DRM_GPUVA_OP_UNMAP;
1683                 op->unmap.va = va;
1684                 list_add_tail(&op->entry, &ops->list);
1685         }
1686
1687         return ops;
1688
1689 err_free_ops:
1690         drm_gpuva_ops_free(gpuvm, ops);
1691         return ERR_PTR(ret);
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuvm_gem_unmap_ops_create);
1694
1695 /**
1696  * drm_gpuva_ops_free() - free the given &drm_gpuva_ops
1697  * @gpuvm: the &drm_gpuvm the ops were created for
1698  * @ops: the &drm_gpuva_ops to free
1699  *
1700  * Frees the given &drm_gpuva_ops structure including all the ops associated
1701  * with it.
1702  */
1703 void
1704 drm_gpuva_ops_free(struct drm_gpuvm *gpuvm,
1705                    struct drm_gpuva_ops *ops)
1706 {
1707         struct drm_gpuva_op *op, *next;
1708
1709         drm_gpuva_for_each_op_safe(op, next, ops) {
1710                 list_del(&op->entry);
1711
1712                 if (op->op == DRM_GPUVA_OP_REMAP) {
1713                         kfree(op->remap.prev);
1714                         kfree(op->remap.next);
1715                         kfree(op->remap.unmap);
1716                 }
1717
1718                 gpuva_op_free(gpuvm, op);
1719         }
1720
1721         kfree(ops);
1722 }
1723 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpuva_ops_free);
1724
1725 MODULE_DESCRIPTION("DRM GPUVM");
1726 MODULE_LICENSE("GPL");