Merge tag 'for-linus-20190125' of git://git.kernel.dk/linux-block
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_perf.c
1 /*
2  * Copyright © 2015-2016 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  *   Robert Bragg <robert@sixbynine.org>
25  */
26
27
28 /**
29  * DOC: i915 Perf Overview
30  *
31  * Gen graphics supports a large number of performance counters that can help
32  * driver and application developers understand and optimize their use of the
33  * GPU.
34  *
35  * This i915 perf interface enables userspace to configure and open a file
36  * descriptor representing a stream of GPU metrics which can then be read() as
37  * a stream of sample records.
38  *
39  * The interface is particularly suited to exposing buffered metrics that are
40  * captured by DMA from the GPU, unsynchronized with and unrelated to the CPU.
41  *
42  * Streams representing a single context are accessible to applications with a
43  * corresponding drm file descriptor, such that OpenGL can use the interface
44  * without special privileges. Access to system-wide metrics requires root
45  * privileges by default, unless changed via the dev.i915.perf_event_paranoid
46  * sysctl option.
47  *
48  */
49
50 /**
51  * DOC: i915 Perf History and Comparison with Core Perf
52  *
53  * The interface was initially inspired by the core Perf infrastructure but
54  * some notable differences are:
55  *
56  * i915 perf file descriptors represent a "stream" instead of an "event"; where
57  * a perf event primarily corresponds to a single 64bit value, while a stream
58  * might sample sets of tightly-coupled counters, depending on the
59  * configuration.  For example the Gen OA unit isn't designed to support
60  * orthogonal configurations of individual counters; it's configured for a set
61  * of related counters. Samples for an i915 perf stream capturing OA metrics
62  * will include a set of counter values packed in a compact HW specific format.
63  * The OA unit supports a number of different packing formats which can be
64  * selected by the user opening the stream. Perf has support for grouping
65  * events, but each event in the group is configured, validated and
66  * authenticated individually with separate system calls.
67  *
68  * i915 perf stream configurations are provided as an array of u64 (key,value)
69  * pairs, instead of a fixed struct with multiple miscellaneous config members,
70  * interleaved with event-type specific members.
71  *
72  * i915 perf doesn't support exposing metrics via an mmap'd circular buffer.
73  * The supported metrics are being written to memory by the GPU unsynchronized
74  * with the CPU, using HW specific packing formats for counter sets. Sometimes
75  * the constraints on HW configuration require reports to be filtered before it
76  * would be acceptable to expose them to unprivileged applications - to hide
77  * the metrics of other processes/contexts. For these use cases a read() based
78  * interface is a good fit, and provides an opportunity to filter data as it
79  * gets copied from the GPU mapped buffers to userspace buffers.
80  *
81  *
82  * Issues hit with first prototype based on Core Perf
83  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84  *
85  * The first prototype of this driver was based on the core perf
86  * infrastructure, and while we did make that mostly work, with some changes to
87  * perf, we found we were breaking or working around too many assumptions baked
88  * into perf's currently cpu centric design.
89  *
90  * In the end we didn't see a clear benefit to making perf's implementation and
91  * interface more complex by changing design assumptions while we knew we still
92  * wouldn't be able to use any existing perf based userspace tools.
93  *
94  * Also considering the Gen specific nature of the Observability hardware and
95  * how userspace will sometimes need to combine i915 perf OA metrics with
96  * side-band OA data captured via MI_REPORT_PERF_COUNT commands; we're
97  * expecting the interface to be used by a platform specific userspace such as
98  * OpenGL or tools. This is to say; we aren't inherently missing out on having
99  * a standard vendor/architecture agnostic interface by not using perf.
100  *
101  *
102  * For posterity, in case we might re-visit trying to adapt core perf to be
103  * better suited to exposing i915 metrics these were the main pain points we
104  * hit:
105  *
106  * - The perf based OA PMU driver broke some significant design assumptions:
107  *
108  *   Existing perf pmus are used for profiling work on a cpu and we were
109  *   introducing the idea of _IS_DEVICE pmus with different security
110  *   implications, the need to fake cpu-related data (such as user/kernel
111  *   registers) to fit with perf's current design, and adding _DEVICE records
112  *   as a way to forward device-specific status records.
113  *
114  *   The OA unit writes reports of counters into a circular buffer, without
115  *   involvement from the CPU, making our PMU driver the first of a kind.
116  *
117  *   Given the way we were periodically forward data from the GPU-mapped, OA
118  *   buffer to perf's buffer, those bursts of sample writes looked to perf like
119  *   we were sampling too fast and so we had to subvert its throttling checks.
120  *
121  *   Perf supports groups of counters and allows those to be read via
122  *   transactions internally but transactions currently seem designed to be
123  *   explicitly initiated from the cpu (say in response to a userspace read())
124  *   and while we could pull a report out of the OA buffer we can't
125  *   trigger a report from the cpu on demand.
126  *
127  *   Related to being report based; the OA counters are configured in HW as a
128  *   set while perf generally expects counter configurations to be orthogonal.
129  *   Although counters can be associated with a group leader as they are
130  *   opened, there's no clear precedent for being able to provide group-wide
131  *   configuration attributes (for example we want to let userspace choose the
132  *   OA unit report format used to capture all counters in a set, or specify a
133  *   GPU context to filter metrics on). We avoided using perf's grouping
134  *   feature and forwarded OA reports to userspace via perf's 'raw' sample
135  *   field. This suited our userspace well considering how coupled the counters
136  *   are when dealing with normalizing. It would be inconvenient to split
137  *   counters up into separate events, only to require userspace to recombine
138  *   them. For Mesa it's also convenient to be forwarded raw, periodic reports
139  *   for combining with the side-band raw reports it captures using
140  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands.
141  *
142  *   - As a side note on perf's grouping feature; there was also some concern
143  *     that using PERF_FORMAT_GROUP as a way to pack together counter values
144  *     would quite drastically inflate our sample sizes, which would likely
145  *     lower the effective sampling resolutions we could use when the available
146  *     memory bandwidth is limited.
147  *
148  *     With the OA unit's report formats, counters are packed together as 32
149  *     or 40bit values, with the largest report size being 256 bytes.
150  *
151  *     PERF_FORMAT_GROUP values are 64bit, but there doesn't appear to be a
152  *     documented ordering to the values, implying PERF_FORMAT_ID must also be
153  *     used to add a 64bit ID before each value; giving 16 bytes per counter.
154  *
155  *   Related to counter orthogonality; we can't time share the OA unit, while
156  *   event scheduling is a central design idea within perf for allowing
157  *   userspace to open + enable more events than can be configured in HW at any
158  *   one time.  The OA unit is not designed to allow re-configuration while in
159  *   use. We can't reconfigure the OA unit without losing internal OA unit
160  *   state which we can't access explicitly to save and restore. Reconfiguring
161  *   the OA unit is also relatively slow, involving ~100 register writes. From
162  *   userspace Mesa also depends on a stable OA configuration when emitting
163  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands and importantly the OA unit can't be
164  *   disabled while there are outstanding MI_RPC commands lest we hang the
165  *   command streamer.
166  *
167  *   The contents of sample records aren't extensible by device drivers (i.e.
168  *   the sample_type bits). As an example; Sourab Gupta had been looking to
169  *   attach GPU timestamps to our OA samples. We were shoehorning OA reports
170  *   into sample records by using the 'raw' field, but it's tricky to pack more
171  *   than one thing into this field because events/core.c currently only lets a
172  *   pmu give a single raw data pointer plus len which will be copied into the
173  *   ring buffer. To include more than the OA report we'd have to copy the
174  *   report into an intermediate larger buffer. I'd been considering allowing a
175  *   vector of data+len values to be specified for copying the raw data, but
176  *   it felt like a kludge to being using the raw field for this purpose.
177  *
178  * - It felt like our perf based PMU was making some technical compromises
179  *   just for the sake of using perf:
180  *
181  *   perf_event_open() requires events to either relate to a pid or a specific
182  *   cpu core, while our device pmu related to neither.  Events opened with a
183  *   pid will be automatically enabled/disabled according to the scheduling of
184  *   that process - so not appropriate for us. When an event is related to a
185  *   cpu id, perf ensures pmu methods will be invoked via an inter process
186  *   interrupt on that core. To avoid invasive changes our userspace opened OA
187  *   perf events for a specific cpu. This was workable but it meant the
188  *   majority of the OA driver ran in atomic context, including all OA report
189  *   forwarding, which wasn't really necessary in our case and seems to make
190  *   our locking requirements somewhat complex as we handled the interaction
191  *   with the rest of the i915 driver.
192  */
193
194 #include <linux/anon_inodes.h>
195 #include <linux/sizes.h>
196 #include <linux/uuid.h>
197
198 #include "i915_drv.h"
199 #include "i915_oa_hsw.h"
200 #include "i915_oa_bdw.h"
201 #include "i915_oa_chv.h"
202 #include "i915_oa_sklgt2.h"
203 #include "i915_oa_sklgt3.h"
204 #include "i915_oa_sklgt4.h"
205 #include "i915_oa_bxt.h"
206 #include "i915_oa_kblgt2.h"
207 #include "i915_oa_kblgt3.h"
208 #include "i915_oa_glk.h"
209 #include "i915_oa_cflgt2.h"
210 #include "i915_oa_cflgt3.h"
211 #include "i915_oa_cnl.h"
212 #include "i915_oa_icl.h"
213 #include "intel_lrc_reg.h"
214
215 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
216  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
217  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
218  */
219 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
220
221 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
222
223 /**
224  * DOC: OA Tail Pointer Race
225  *
226  * There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
227  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
228  * been written out to the OA buffer so far (in terms of what's visible to the
229  * CPU).
230  *
231  * Although this can be observed explicitly while copying reports to userspace
232  * by checking for a zeroed report-id field in tail reports, we want to account
233  * for this earlier, as part of the oa_buffer_check to avoid lots of redundant
234  * read() attempts.
235  *
236  * In effect we define a tail pointer for reading that lags the real tail
237  * pointer by at least %OA_TAIL_MARGIN_NSEC nanoseconds, which gives enough
238  * time for the corresponding reports to become visible to the CPU.
239  *
240  * To manage this we actually track two tail pointers:
241  *  1) An 'aging' tail with an associated timestamp that is tracked until we
242  *     can trust the corresponding data is visible to the CPU; at which point
243  *     it is considered 'aged'.
244  *  2) An 'aged' tail that can be used for read()ing.
245  *
246  * The two separate pointers let us decouple read()s from tail pointer aging.
247  *
248  * The tail pointers are checked and updated at a limited rate within a hrtimer
249  * callback (the same callback that is used for delivering EPOLLIN events)
250  *
251  * Initially the tails are marked invalid with %INVALID_TAIL_PTR which
252  * indicates that an updated tail pointer is needed.
253  *
254  * Most of the implementation details for this workaround are in
255  * oa_buffer_check_unlocked() and _append_oa_reports()
256  *
257  * Note for posterity: previously the driver used to define an effective tail
258  * pointer that lagged the real pointer by a 'tail margin' measured in bytes
259  * derived from %OA_TAIL_MARGIN_NSEC and the configured sampling frequency.
260  * This was flawed considering that the OA unit may also automatically generate
261  * non-periodic reports (such as on context switch) or the OA unit may be
262  * enabled without any periodic sampling.
263  */
264 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
265 #define INVALID_TAIL_PTR        0xffffffff
266
267 /* frequency for checking whether the OA unit has written new reports to the
268  * circular OA buffer...
269  */
270 #define POLL_FREQUENCY 200
271 #define POLL_PERIOD (NSEC_PER_SEC / POLL_FREQUENCY)
272
273 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
274 static int zero;
275 static int one = 1;
276 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
277
278 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
279  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
280  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
281  *
282  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
283  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
284  * overflow in OA report timestamps.
285  */
286 #define OA_EXPONENT_MAX 31
287
288 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
289
290 /* On Gen8+ automatically triggered OA reports include a 'reason' field... */
291 #define OAREPORT_REASON_MASK           0x3f
292 #define OAREPORT_REASON_SHIFT          19
293 #define OAREPORT_REASON_TIMER          (1<<0)
294 #define OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH     (1<<3)
295 #define OAREPORT_REASON_CLK_RATIO      (1<<5)
296
297
298 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
299  *
300  * The highest sampling frequency we can theoretically program the OA unit
301  * with is always half the timestamp frequency: E.g. 6.25Mhz for Haswell.
302  *
303  * Initialized just before we register the sysctl parameter.
304  */
305 static int oa_sample_rate_hard_limit;
306
307 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
308  * allow that by default unless root...
309  *
310  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
311  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
312  */
313 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
314
315 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
316  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
317  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
318  */
319 static const struct i915_oa_format hsw_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
320         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
321         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
322         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
323         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
324         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
325         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
326         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
327         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
328 };
329
330 static const struct i915_oa_format gen8_plus_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
331         [I915_OA_FORMAT_A12]                = { 0, 64 },
332         [I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8]          = { 2, 128 },
333         [I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8] = { 5, 256 },
334         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]              = { 7, 64 },
335 };
336
337 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
338
339 /**
340  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
341  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
342  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
343  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
344  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
345  * @oa_format: An OA unit HW report format
346  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
347  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
348  *
349  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
350  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
351  * which starts out zero initialized.
352  */
353 struct perf_open_properties {
354         u32 sample_flags;
355
356         u64 single_context:1;
357         u64 ctx_handle;
358
359         /* OA sampling state */
360         int metrics_set;
361         int oa_format;
362         bool oa_periodic;
363         int oa_period_exponent;
364 };
365
366 static void free_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
367                            struct i915_oa_config *oa_config)
368 {
369         if (!PTR_ERR(oa_config->flex_regs))
370                 kfree(oa_config->flex_regs);
371         if (!PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs))
372                 kfree(oa_config->b_counter_regs);
373         if (!PTR_ERR(oa_config->mux_regs))
374                 kfree(oa_config->mux_regs);
375         kfree(oa_config);
376 }
377
378 static void put_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
379                           struct i915_oa_config *oa_config)
380 {
381         if (!atomic_dec_and_test(&oa_config->ref_count))
382                 return;
383
384         free_oa_config(dev_priv, oa_config);
385 }
386
387 static int get_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
388                          int metrics_set,
389                          struct i915_oa_config **out_config)
390 {
391         int ret;
392
393         if (metrics_set == 1) {
394                 *out_config = &dev_priv->perf.oa.test_config;
395                 atomic_inc(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count);
396                 return 0;
397         }
398
399         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
400         if (ret)
401                 return ret;
402
403         *out_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, metrics_set);
404         if (!*out_config)
405                 ret = -EINVAL;
406         else
407                 atomic_inc(&(*out_config)->ref_count);
408
409         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
410
411         return ret;
412 }
413
414 static u32 gen8_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
415 {
416         return I915_READ(GEN8_OATAILPTR) & GEN8_OATAILPTR_MASK;
417 }
418
419 static u32 gen7_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
420 {
421         u32 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
422
423         return oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
424 }
425
426 /**
427  * oa_buffer_check_unlocked - check for data and update tail ptr state
428  * @dev_priv: i915 device instance
429  *
430  * This is either called via fops (for blocking reads in user ctx) or the poll
431  * check hrtimer (atomic ctx) to check the OA buffer tail pointer and check
432  * if there is data available for userspace to read.
433  *
434  * This function is central to providing a workaround for the OA unit tail
435  * pointer having a race with respect to what data is visible to the CPU.
436  * It is responsible for reading tail pointers from the hardware and giving
437  * the pointers time to 'age' before they are made available for reading.
438  * (See description of OA_TAIL_MARGIN_NSEC above for further details.)
439  *
440  * Besides returning true when there is data available to read() this function
441  * also has the side effect of updating the oa_buffer.tails[], .aging_timestamp
442  * and .aged_tail_idx state used for reading.
443  *
444  * Note: It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is
445  * only called while the stream is enabled, while the global OA configuration
446  * can't be modified.
447  *
448  * Returns: %true if the OA buffer contains data, else %false
449  */
450 static bool oa_buffer_check_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv)
451 {
452         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
453         unsigned long flags;
454         unsigned int aged_idx;
455         u32 head, hw_tail, aged_tail, aging_tail;
456         u64 now;
457
458         /* We have to consider the (unlikely) possibility that read() errors
459          * could result in an OA buffer reset which might reset the head,
460          * tails[] and aged_tail state.
461          */
462         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
463
464         /* NB: The head we observe here might effectively be a little out of
465          * date (between head and tails[aged_idx].offset if there is currently
466          * a read() in progress.
467          */
468         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
469
470         aged_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
471         aged_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_idx].offset;
472         aging_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset;
473
474         hw_tail = dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read(dev_priv);
475
476         /* The tail pointer increases in 64 byte increments,
477          * not in report_size steps...
478          */
479         hw_tail &= ~(report_size - 1);
480
481         now = ktime_get_mono_fast_ns();
482
483         /* Update the aged tail
484          *
485          * Flip the tail pointer available for read()s once the aging tail is
486          * old enough to trust that the corresponding data will be visible to
487          * the CPU...
488          *
489          * Do this before updating the aging pointer in case we may be able to
490          * immediately start aging a new pointer too (if new data has become
491          * available) without needing to wait for a later hrtimer callback.
492          */
493         if (aging_tail != INVALID_TAIL_PTR &&
494             ((now - dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp) >
495              OA_TAIL_MARGIN_NSEC)) {
496
497                 aged_idx ^= 1;
498                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx = aged_idx;
499
500                 aged_tail = aging_tail;
501
502                 /* Mark that we need a new pointer to start aging... */
503                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset = INVALID_TAIL_PTR;
504                 aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
505         }
506
507         /* Update the aging tail
508          *
509          * We throttle aging tail updates until we have a new tail that
510          * represents >= one report more data than is already available for
511          * reading. This ensures there will be enough data for a successful
512          * read once this new pointer has aged and ensures we will give the new
513          * pointer time to age.
514          */
515         if (aging_tail == INVALID_TAIL_PTR &&
516             (aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ||
517              OA_TAKEN(hw_tail, aged_tail) >= report_size)) {
518                 struct i915_vma *vma = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma;
519                 u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(vma);
520
521                 /* Be paranoid and do a bounds check on the pointer read back
522                  * from hardware, just in case some spurious hardware condition
523                  * could put the tail out of bounds...
524                  */
525                 if (hw_tail >= gtt_offset &&
526                     hw_tail < (gtt_offset + OA_BUFFER_SIZE)) {
527                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset =
528                                 aging_tail = hw_tail;
529                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp = now;
530                 } else {
531                         DRM_ERROR("Ignoring spurious out of range OA buffer tail pointer = %u\n",
532                                   hw_tail);
533                 }
534         }
535
536         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
537
538         return aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ?
539                 false : OA_TAKEN(aged_tail, head) >= report_size;
540 }
541
542 /**
543  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
544  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
545  * @buf: destination buffer given by userspace
546  * @count: the number of bytes userspace wants to read
547  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
548  * @type: The kind of status to report to userspace
549  *
550  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
551  * into the userspace read() buffer.
552  *
553  * The @buf @offset will only be updated on success.
554  *
555  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
556  */
557 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
558                             char __user *buf,
559                             size_t count,
560                             size_t *offset,
561                             enum drm_i915_perf_record_type type)
562 {
563         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
564
565         if ((count - *offset) < header.size)
566                 return -ENOSPC;
567
568         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
569                 return -EFAULT;
570
571         (*offset) += header.size;
572
573         return 0;
574 }
575
576 /**
577  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
578  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
579  * @buf: destination buffer given by userspace
580  * @count: the number of bytes userspace wants to read
581  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
582  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
583  *
584  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
585  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
586  * function copies the requested components of a single sample to the given
587  * read() @buf.
588  *
589  * The @buf @offset will only be updated on success.
590  *
591  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
592  */
593 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
594                             char __user *buf,
595                             size_t count,
596                             size_t *offset,
597                             const u8 *report)
598 {
599         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
600         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
601         struct drm_i915_perf_record_header header;
602         u32 sample_flags = stream->sample_flags;
603
604         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
605         header.pad = 0;
606         header.size = stream->sample_size;
607
608         if ((count - *offset) < header.size)
609                 return -ENOSPC;
610
611         buf += *offset;
612         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
613                 return -EFAULT;
614         buf += sizeof(header);
615
616         if (sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) {
617                 if (copy_to_user(buf, report, report_size))
618                         return -EFAULT;
619         }
620
621         (*offset) += header.size;
622
623         return 0;
624 }
625
626 /**
627  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
628  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
629  * @buf: destination buffer given by userspace
630  * @count: the number of bytes userspace wants to read
631  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
632  *
633  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
634  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
635  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
636  * to decide if the error should be squashed before returning to
637  * userspace.
638  *
639  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
640  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
641  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
642  * Gen PRM naming convention.
643  *
644  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
645  */
646 static int gen8_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
647                                   char __user *buf,
648                                   size_t count,
649                                   size_t *offset)
650 {
651         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
652         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
653         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
654         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
655         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
656         size_t start_offset = *offset;
657         unsigned long flags;
658         unsigned int aged_tail_idx;
659         u32 head, tail;
660         u32 taken;
661         int ret = 0;
662
663         if (WARN_ON(!stream->enabled))
664                 return -EIO;
665
666         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
667
668         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
669         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
670         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
671
672         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
673
674         /*
675          * An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
676          * hrtimer callback to give us a pointer
677          */
678         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
679                 return -EAGAIN;
680
681         /*
682          * NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
683          * while indexing relative to oa_buf_base.
684          */
685         head -= gtt_offset;
686         tail -= gtt_offset;
687
688         /*
689          * An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
690          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
691          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
692          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
693          * all a power of two).
694          */
695         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
696                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
697                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
698                       head, tail))
699                 return -EIO;
700
701
702         for (/* none */;
703              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
704              head = (head + report_size) & mask) {
705                 u8 *report = oa_buf_base + head;
706                 u32 *report32 = (void *)report;
707                 u32 ctx_id;
708                 u32 reason;
709
710                 /*
711                  * All the report sizes factor neatly into the buffer
712                  * size so we never expect to see a report split
713                  * between the beginning and end of the buffer.
714                  *
715                  * Given the initial alignment check a misalignment
716                  * here would imply a driver bug that would result
717                  * in an overrun.
718                  */
719                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
720                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
721                         break;
722                 }
723
724                 /*
725                  * The reason field includes flags identifying what
726                  * triggered this specific report (mostly timer
727                  * triggered or e.g. due to a context switch).
728                  *
729                  * This field is never expected to be zero so we can
730                  * check that the report isn't invalid before copying
731                  * it to userspace...
732                  */
733                 reason = ((report32[0] >> OAREPORT_REASON_SHIFT) &
734                           OAREPORT_REASON_MASK);
735                 if (reason == 0) {
736                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
737                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
738                         continue;
739                 }
740
741                 ctx_id = report32[2] & dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
742
743                 /*
744                  * Squash whatever is in the CTX_ID field if it's marked as
745                  * invalid to be sure we avoid false-positive, single-context
746                  * filtering below...
747                  *
748                  * Note: that we don't clear the valid_ctx_bit so userspace can
749                  * understand that the ID has been squashed by the kernel.
750                  */
751                 if (!(report32[0] & dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit))
752                         ctx_id = report32[2] = INVALID_CTX_ID;
753
754                 /*
755                  * NB: For Gen 8 the OA unit no longer supports clock gating
756                  * off for a specific context and the kernel can't securely
757                  * stop the counters from updating as system-wide / global
758                  * values.
759                  *
760                  * Automatic reports now include a context ID so reports can be
761                  * filtered on the cpu but it's not worth trying to
762                  * automatically subtract/hide counter progress for other
763                  * contexts while filtering since we can't stop userspace
764                  * issuing MI_REPORT_PERF_COUNT commands which would still
765                  * provide a side-band view of the real values.
766                  *
767                  * To allow userspace (such as Mesa/GL_INTEL_performance_query)
768                  * to normalize counters for a single filtered context then it
769                  * needs be forwarded bookend context-switch reports so that it
770                  * can track switches in between MI_REPORT_PERF_COUNT commands
771                  * and can itself subtract/ignore the progress of counters
772                  * associated with other contexts. Note that the hardware
773                  * automatically triggers reports when switching to a new
774                  * context which are tagged with the ID of the newly active
775                  * context. To avoid the complexity (and likely fragility) of
776                  * reading ahead while parsing reports to try and minimize
777                  * forwarding redundant context switch reports (i.e. between
778                  * other, unrelated contexts) we simply elect to forward them
779                  * all.
780                  *
781                  * We don't rely solely on the reason field to identify context
782                  * switches since it's not-uncommon for periodic samples to
783                  * identify a switch before any 'context switch' report.
784                  */
785                 if (!dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx ||
786                     dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id == ctx_id ||
787                     (dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id ==
788                      dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id) ||
789                     reason & OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH) {
790
791                         /*
792                          * While filtering for a single context we avoid
793                          * leaking the IDs of other contexts.
794                          */
795                         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx &&
796                             dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id != ctx_id) {
797                                 report32[2] = INVALID_CTX_ID;
798                         }
799
800                         ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset,
801                                                report);
802                         if (ret)
803                                 break;
804
805                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = ctx_id;
806                 }
807
808                 /*
809                  * The above reason field sanity check is based on
810                  * the assumption that the OA buffer is initially
811                  * zeroed and we reset the field after copying so the
812                  * check is still meaningful once old reports start
813                  * being overwritten.
814                  */
815                 report32[0] = 0;
816         }
817
818         if (start_offset != *offset) {
819                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
820
821                 /*
822                  * We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
823                  * relative to oa_buf_base so put back here...
824                  */
825                 head += gtt_offset;
826
827                 I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, head & GEN8_OAHEADPTR_MASK);
828                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
829
830                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
831         }
832
833         return ret;
834 }
835
836 /**
837  * gen8_oa_read - copy status records then buffered OA reports
838  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
839  * @buf: destination buffer given by userspace
840  * @count: the number of bytes userspace wants to read
841  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
842  *
843  * Checks OA unit status registers and if necessary appends corresponding
844  * status records for userspace (such as for a buffer full condition) and then
845  * initiate appending any buffered OA reports.
846  *
847  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
848  * the userspace buffer.
849  *
850  * NB: some data may be successfully copied to the userspace buffer
851  * even if an error is returned, and this is reflected in the
852  * updated @offset.
853  *
854  * Returns: zero on success or a negative error code
855  */
856 static int gen8_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
857                         char __user *buf,
858                         size_t count,
859                         size_t *offset)
860 {
861         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
862         u32 oastatus;
863         int ret;
864
865         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
866                 return -EIO;
867
868         oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
869
870         /*
871          * We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
872          *
873          * Although theoretically we could handle this more gracefully
874          * sometimes, some Gens don't correctly suppress certain
875          * automatically triggered reports in this condition and so we
876          * have to assume that old reports are now being trampled
877          * over.
878          *
879          * Considering how we don't currently give userspace control
880          * over the OA buffer size and always configure a large 16MB
881          * buffer, then a buffer overflow does anyway likely indicate
882          * that something has gone quite badly wrong.
883          */
884         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_OABUFFER_OVERFLOW) {
885                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
886                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
887                 if (ret)
888                         return ret;
889
890                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
891                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
892
893                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
894                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
895
896                 /*
897                  * Note: .oa_enable() is expected to re-init the oabuffer and
898                  * reset GEN8_OASTATUS for us
899                  */
900                 oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
901         }
902
903         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST) {
904                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
905                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
906                 if (ret)
907                         return ret;
908                 I915_WRITE(GEN8_OASTATUS,
909                            oastatus & ~GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST);
910         }
911
912         return gen8_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
913 }
914
915 /**
916  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
917  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
918  * @buf: destination buffer given by userspace
919  * @count: the number of bytes userspace wants to read
920  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
921  *
922  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
923  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
924  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
925  * to decide if the error should be squashed before returning to
926  * userspace.
927  *
928  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
929  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
930  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
931  * Gen PRM naming convention.
932  *
933  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
934  */
935 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
936                                   char __user *buf,
937                                   size_t count,
938                                   size_t *offset)
939 {
940         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
941         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
942         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
943         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
944         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
945         size_t start_offset = *offset;
946         unsigned long flags;
947         unsigned int aged_tail_idx;
948         u32 head, tail;
949         u32 taken;
950         int ret = 0;
951
952         if (WARN_ON(!stream->enabled))
953                 return -EIO;
954
955         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
956
957         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
958         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
959         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
960
961         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
962
963         /* An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
964          * hrtimer callback to give us a pointer
965          */
966         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
967                 return -EAGAIN;
968
969         /* NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
970          * while indexing relative to oa_buf_base.
971          */
972         head -= gtt_offset;
973         tail -= gtt_offset;
974
975         /* An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
976          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
977          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
978          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
979          * all a power of two).
980          */
981         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
982                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
983                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
984                       head, tail))
985                 return -EIO;
986
987
988         for (/* none */;
989              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
990              head = (head + report_size) & mask) {
991                 u8 *report = oa_buf_base + head;
992                 u32 *report32 = (void *)report;
993
994                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
995                  * size so we never expect to see a report split
996                  * between the beginning and end of the buffer.
997                  *
998                  * Given the initial alignment check a misalignment
999                  * here would imply a driver bug that would result
1000                  * in an overrun.
1001                  */
1002                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
1003                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
1004                         break;
1005                 }
1006
1007                 /* The report-ID field for periodic samples includes
1008                  * some undocumented flags related to what triggered
1009                  * the report and is never expected to be zero so we
1010                  * can check that the report isn't invalid before
1011                  * copying it to userspace...
1012                  */
1013                 if (report32[0] == 0) {
1014                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
1015                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
1016                         continue;
1017                 }
1018
1019                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
1020                 if (ret)
1021                         break;
1022
1023                 /* The above report-id field sanity check is based on
1024                  * the assumption that the OA buffer is initially
1025                  * zeroed and we reset the field after copying so the
1026                  * check is still meaningful once old reports start
1027                  * being overwritten.
1028                  */
1029                 report32[0] = 0;
1030         }
1031
1032         if (start_offset != *offset) {
1033                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1034
1035                 /* We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
1036                  * relative to oa_buf_base so put back here...
1037                  */
1038                 head += gtt_offset;
1039
1040                 I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1041                            ((head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
1042                             GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT));
1043                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
1044
1045                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1046         }
1047
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
1053  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1054  * @buf: destination buffer given by userspace
1055  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1056  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1057  *
1058  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
1059  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
1060  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
1061  *
1062  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1063  * the userspace buffer.
1064  *
1065  * Returns: zero on success or a negative error code
1066  */
1067 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1068                         char __user *buf,
1069                         size_t count,
1070                         size_t *offset)
1071 {
1072         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1073         u32 oastatus1;
1074         int ret;
1075
1076         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
1077                 return -EIO;
1078
1079         oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1080
1081         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
1082          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
1083          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
1084          * that have already been reported to userspace.
1085          */
1086         oastatus1 &= ~dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1;
1087
1088         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
1089          *
1090          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
1091          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
1092          *   which will start to report a near-empty buffer after an
1093          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
1094          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
1095          *   the state again.
1096          *
1097          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
1098          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
1099          *   reports when copying to userspace that assume new reports
1100          *   are being written to cleared memory.
1101          *
1102          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
1103          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
1104          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
1105          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
1106          *   now.
1107          */
1108         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
1109                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1110                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
1111                 if (ret)
1112                         return ret;
1113
1114                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
1115                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
1116
1117                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
1118                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
1119
1120                 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1121         }
1122
1123         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
1124                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1125                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
1126                 if (ret)
1127                         return ret;
1128                 dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 |=
1129                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
1130         }
1131
1132         return gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
1133 }
1134
1135 /**
1136  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
1137  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1138  *
1139  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
1140  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
1141  * OA buffer and wakes us.
1142  *
1143  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
1144  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
1145  * really data ready for userspace yet.
1146  *
1147  * Returns: zero on success or a negative error code
1148  */
1149 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
1150 {
1151         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1152
1153         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
1154         if (!dev_priv->perf.oa.periodic)
1155                 return -EIO;
1156
1157         return wait_event_interruptible(dev_priv->perf.oa.poll_wq,
1158                                         oa_buffer_check_unlocked(dev_priv));
1159 }
1160
1161 /**
1162  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
1163  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1164  * @file: An i915 perf stream file
1165  * @wait: poll() state table
1166  *
1167  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
1168  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
1169  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
1170  */
1171 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
1172                               struct file *file,
1173                               poll_table *wait)
1174 {
1175         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1176
1177         poll_wait(file, &dev_priv->perf.oa.poll_wq, wait);
1178 }
1179
1180 /**
1181  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
1182  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1183  * @buf: destination buffer given by userspace
1184  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1185  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1186  *
1187  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1188  * the userspace buffer.
1189  *
1190  * Returns: zero on success or a negative error code
1191  */
1192 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1193                         char __user *buf,
1194                         size_t count,
1195                         size_t *offset)
1196 {
1197         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1198
1199         return dev_priv->perf.oa.ops.read(stream, buf, count, offset);
1200 }
1201
1202 static struct intel_context *oa_pin_context(struct drm_i915_private *i915,
1203                                             struct i915_gem_context *ctx)
1204 {
1205         struct intel_engine_cs *engine = i915->engine[RCS];
1206         struct intel_context *ce;
1207         int ret;
1208
1209         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&i915->drm);
1210         if (ret)
1211                 return ERR_PTR(ret);
1212
1213         /*
1214          * As the ID is the gtt offset of the context's vma we
1215          * pin the vma to ensure the ID remains fixed.
1216          *
1217          * NB: implied RCS engine...
1218          */
1219         ce = intel_context_pin(ctx, engine);
1220         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1221         if (IS_ERR(ce))
1222                 return ce;
1223
1224         i915->perf.oa.pinned_ctx = ce;
1225
1226         return ce;
1227 }
1228
1229 /**
1230  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
1231  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1232  *
1233  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
1234  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
1235  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
1236  *
1237  * Returns: zero on success or a negative error code
1238  */
1239 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1240 {
1241         struct drm_i915_private *i915 = stream->dev_priv;
1242         struct intel_context *ce;
1243
1244         ce = oa_pin_context(i915, stream->ctx);
1245         if (IS_ERR(ce))
1246                 return PTR_ERR(ce);
1247
1248         switch (INTEL_GEN(i915)) {
1249         case 7: {
1250                 /*
1251                  * On Haswell we don't do any post processing of the reports
1252                  * and don't need to use the mask.
1253                  */
1254                 i915->perf.oa.specific_ctx_id = i915_ggtt_offset(ce->state);
1255                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask = 0;
1256                 break;
1257         }
1258
1259         case 8:
1260         case 9:
1261         case 10:
1262                 if (USES_GUC_SUBMISSION(i915)) {
1263                         /*
1264                          * When using GuC, the context descriptor we write in
1265                          * i915 is read by GuC and rewritten before it's
1266                          * actually written into the hardware. The LRCA is
1267                          * what is put into the context id field of the
1268                          * context descriptor by GuC. Because it's aligned to
1269                          * a page, the lower 12bits are always at 0 and
1270                          * dropped by GuC. They won't be part of the context
1271                          * ID in the OA reports, so squash those lower bits.
1272                          */
1273                         i915->perf.oa.specific_ctx_id =
1274                                 lower_32_bits(ce->lrc_desc) >> 12;
1275
1276                         /*
1277                          * GuC uses the top bit to signal proxy submission, so
1278                          * ignore that bit.
1279                          */
1280                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1281                                 (1U << (GEN8_CTX_ID_WIDTH - 1)) - 1;
1282                 } else {
1283                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1284                                 (1U << GEN8_CTX_ID_WIDTH) - 1;
1285                         i915->perf.oa.specific_ctx_id =
1286                                 upper_32_bits(ce->lrc_desc);
1287                         i915->perf.oa.specific_ctx_id &=
1288                                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
1289                 }
1290                 break;
1291
1292         case 11: {
1293                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1294                         ((1U << GEN11_SW_CTX_ID_WIDTH) - 1) << (GEN11_SW_CTX_ID_SHIFT - 32) |
1295                         ((1U << GEN11_ENGINE_INSTANCE_WIDTH) - 1) << (GEN11_ENGINE_INSTANCE_SHIFT - 32) |
1296                         ((1 << GEN11_ENGINE_CLASS_WIDTH) - 1) << (GEN11_ENGINE_CLASS_SHIFT - 32);
1297                 i915->perf.oa.specific_ctx_id = upper_32_bits(ce->lrc_desc);
1298                 i915->perf.oa.specific_ctx_id &=
1299                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
1300                 break;
1301         }
1302
1303         default:
1304                 MISSING_CASE(INTEL_GEN(i915));
1305         }
1306
1307         DRM_DEBUG_DRIVER("filtering on ctx_id=0x%x ctx_id_mask=0x%x\n",
1308                          i915->perf.oa.specific_ctx_id,
1309                          i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask);
1310
1311         return 0;
1312 }
1313
1314 /**
1315  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
1316  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1317  *
1318  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
1319  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
1320  */
1321 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1322 {
1323         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1324         struct intel_context *ce;
1325
1326         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1327         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id_mask = 0;
1328
1329         ce = fetch_and_zero(&dev_priv->perf.oa.pinned_ctx);
1330         if (ce) {
1331                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1332                 intel_context_unpin(ce);
1333                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1334         }
1335 }
1336
1337 static void
1338 free_oa_buffer(struct drm_i915_private *i915)
1339 {
1340         mutex_lock(&i915->drm.struct_mutex);
1341
1342         i915_vma_unpin_and_release(&i915->perf.oa.oa_buffer.vma,
1343                                    I915_VMA_RELEASE_MAP);
1344
1345         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1346
1347         i915->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1348 }
1349
1350 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
1351 {
1352         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1353
1354         BUG_ON(stream != dev_priv->perf.oa.exclusive_stream);
1355
1356         /*
1357          * Unset exclusive_stream first, it will be checked while disabling
1358          * the metric set on gen8+.
1359          */
1360         mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1361         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
1362         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
1363         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1364
1365         free_oa_buffer(dev_priv);
1366
1367         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1368         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
1369
1370         if (stream->ctx)
1371                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1372
1373         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
1374
1375         if (dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed) {
1376                 DRM_NOTE("%d spurious OA report notices suppressed due to ratelimiting\n",
1377                          dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed);
1378         }
1379 }
1380
1381 static void gen7_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1382 {
1383         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1384         unsigned long flags;
1385
1386         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1387
1388         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
1389          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
1390          */
1391         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1392                    gtt_offset | GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT); /* head */
1393         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1394
1395         I915_WRITE(GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
1396
1397         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS1, gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M); /* tail */
1398
1399         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1400         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1401         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1402
1403         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1404
1405         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
1406          * already seen since they can't be cleared while periodic
1407          * sampling is enabled.
1408          */
1409         dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 = 0;
1410
1411         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
1412          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1413          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1414          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1415          *
1416          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1417          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
1418          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
1419          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1420          * memory...
1421          */
1422         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1423
1424         /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1425          * concurrent streams in the future.
1426          */
1427         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1428 }
1429
1430 static void gen8_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1431 {
1432         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1433         unsigned long flags;
1434
1435         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1436
1437         I915_WRITE(GEN8_OASTATUS, 0);
1438         I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, gtt_offset);
1439         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1440
1441         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER_UDW, 0);
1442
1443         /*
1444          * PRM says:
1445          *
1446          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1447          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1448          *  to enable proper functionality of the overflow
1449          *  bit."
1450          */
1451         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER, gtt_offset |
1452                    OABUFFER_SIZE_16M | GEN8_OABUFFER_MEM_SELECT_GGTT);
1453         I915_WRITE(GEN8_OATAILPTR, gtt_offset & GEN8_OATAILPTR_MASK);
1454
1455         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1456         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1457         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1458
1459         /*
1460          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1461          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1462          * context.
1463          */
1464         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1465
1466         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1467
1468         /*
1469          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1470          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1471          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1472          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1473          *
1474          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1475          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1476          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1477          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1478          * memory...
1479          */
1480         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1481
1482         /*
1483          * Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1484          * concurrent streams in the future.
1485          */
1486         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1487 }
1488
1489 static int alloc_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1490 {
1491         struct drm_i915_gem_object *bo;
1492         struct i915_vma *vma;
1493         int ret;
1494
1495         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma))
1496                 return -ENODEV;
1497
1498         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1499         if (ret)
1500                 return ret;
1501
1502         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
1503         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
1504
1505         bo = i915_gem_object_create(dev_priv, OA_BUFFER_SIZE);
1506         if (IS_ERR(bo)) {
1507                 DRM_ERROR("Failed to allocate OA buffer\n");
1508                 ret = PTR_ERR(bo);
1509                 goto unlock;
1510         }
1511
1512         ret = i915_gem_object_set_cache_level(bo, I915_CACHE_LLC);
1513         if (ret)
1514                 goto err_unref;
1515
1516         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
1517         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
1518         if (IS_ERR(vma)) {
1519                 ret = PTR_ERR(vma);
1520                 goto err_unref;
1521         }
1522         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = vma;
1523
1524         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr =
1525                 i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
1526         if (IS_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr)) {
1527                 ret = PTR_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1528                 goto err_unpin;
1529         }
1530
1531         DRM_DEBUG_DRIVER("OA Buffer initialized, gtt offset = 0x%x, vaddr = %p\n",
1532                          i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma),
1533                          dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1534
1535         goto unlock;
1536
1537 err_unpin:
1538         __i915_vma_unpin(vma);
1539
1540 err_unref:
1541         i915_gem_object_put(bo);
1542
1543         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1544         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1545
1546 unlock:
1547         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1548         return ret;
1549 }
1550
1551 static void config_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
1552                            const struct i915_oa_reg *regs,
1553                            u32 n_regs)
1554 {
1555         u32 i;
1556
1557         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
1558                 const struct i915_oa_reg *reg = regs + i;
1559
1560                 I915_WRITE(reg->addr, reg->value);
1561         }
1562 }
1563
1564 static int hsw_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
1565 {
1566         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1567         const struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
1568
1569         /* PRM:
1570          *
1571          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
1572          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
1573          * unable to count the events from non-render clock domain.
1574          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
1575          * count the events from non-render domain. Unit level clock
1576          * gating for RCS should also be disabled.
1577          */
1578         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) &
1579                                     ~GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1580         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) |
1581                                   GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1582
1583         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1584
1585         /* It apparently takes a fairly long time for a new MUX
1586          * configuration to be be applied after these register writes.
1587          * This delay duration was derived empirically based on the
1588          * render_basic config but hopefully it covers the maximum
1589          * configuration latency.
1590          *
1591          * As a fallback, the checks in _append_oa_reports() to skip
1592          * invalid OA reports do also seem to work to discard reports
1593          * generated before this config has completed - albeit not
1594          * silently.
1595          *
1596          * Unfortunately this is essentially a magic number, since we
1597          * don't currently know of a reliable mechanism for predicting
1598          * how long the MUX config will take to apply and besides
1599          * seeing invalid reports we don't know of a reliable way to
1600          * explicitly check that the MUX config has landed.
1601          *
1602          * It's even possible we've miss characterized the underlying
1603          * problem - it just seems like the simplest explanation why
1604          * a delay at this location would mitigate any invalid reports.
1605          */
1606         usleep_range(15000, 20000);
1607
1608         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1609                        oa_config->b_counter_regs_len);
1610
1611         return 0;
1612 }
1613
1614 static void hsw_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1615 {
1616         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) &
1617                                   ~GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1618         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) |
1619                                     GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1620
1621         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1622                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1623 }
1624
1625 /*
1626  * NB: It must always remain pointer safe to run this even if the OA unit
1627  * has been disabled.
1628  *
1629  * It's fine to put out-of-date values into these per-context registers
1630  * in the case that the OA unit has been disabled.
1631  */
1632 static void gen8_update_reg_state_unlocked(struct i915_gem_context *ctx,
1633                                            u32 *reg_state,
1634                                            const struct i915_oa_config *oa_config)
1635 {
1636         struct drm_i915_private *dev_priv = ctx->i915;
1637         u32 ctx_oactxctrl = dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset;
1638         u32 ctx_flexeu0 = dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset;
1639         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1640         i915_reg_t flex_regs[] = {
1641                 EU_PERF_CNTL0,
1642                 EU_PERF_CNTL1,
1643                 EU_PERF_CNTL2,
1644                 EU_PERF_CNTL3,
1645                 EU_PERF_CNTL4,
1646                 EU_PERF_CNTL5,
1647                 EU_PERF_CNTL6,
1648         };
1649         int i;
1650
1651         CTX_REG(reg_state, ctx_oactxctrl, GEN8_OACTXCONTROL,
1652                 (dev_priv->perf.oa.period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1653                 (dev_priv->perf.oa.periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1654                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME);
1655
1656         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_regs); i++) {
1657                 u32 state_offset = ctx_flexeu0 + i * 2;
1658                 u32 mmio = i915_mmio_reg_offset(flex_regs[i]);
1659
1660                 /*
1661                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1662                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1663                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not yet...
1664                  */
1665                 u32 value = 0;
1666
1667                 if (oa_config) {
1668                         u32 j;
1669
1670                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1671                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1672                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1673                                         break;
1674                                 }
1675                         }
1676                 }
1677
1678                 CTX_REG(reg_state, state_offset, flex_regs[i], value);
1679         }
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Manages updating the per-context aspects of the OA stream
1684  * configuration across all contexts.
1685  *
1686  * The awkward consideration here is that OACTXCONTROL controls the
1687  * exponent for periodic sampling which is primarily used for system
1688  * wide profiling where we'd like a consistent sampling period even in
1689  * the face of context switches.
1690  *
1691  * Our approach of updating the register state context (as opposed to
1692  * say using a workaround batch buffer) ensures that the hardware
1693  * won't automatically reload an out-of-date timer exponent even
1694  * transiently before a WA BB could be parsed.
1695  *
1696  * This function needs to:
1697  * - Ensure the currently running context's per-context OA state is
1698  *   updated
1699  * - Ensure that all existing contexts will have the correct per-context
1700  *   OA state if they are scheduled for use.
1701  * - Ensure any new contexts will be initialized with the correct
1702  *   per-context OA state.
1703  *
1704  * Note: it's only the RCS/Render context that has any OA state.
1705  */
1706 static int gen8_configure_all_contexts(struct drm_i915_private *dev_priv,
1707                                        const struct i915_oa_config *oa_config)
1708 {
1709         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1710         unsigned int map_type = i915_coherent_map_type(dev_priv);
1711         struct i915_gem_context *ctx;
1712         struct i915_request *rq;
1713         int ret;
1714
1715         lockdep_assert_held(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1716
1717         /*
1718          * The OA register config is setup through the context image. This image
1719          * might be written to by the GPU on context switch (in particular on
1720          * lite-restore). This means we can't safely update a context's image,
1721          * if this context is scheduled/submitted to run on the GPU.
1722          *
1723          * We could emit the OA register config through the batch buffer but
1724          * this might leave small interval of time where the OA unit is
1725          * configured at an invalid sampling period.
1726          *
1727          * So far the best way to work around this issue seems to be draining
1728          * the GPU from any submitted work.
1729          */
1730         ret = i915_gem_wait_for_idle(dev_priv,
1731                                      I915_WAIT_LOCKED,
1732                                      MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1733         if (ret)
1734                 return ret;
1735
1736         /* Update all contexts now that we've stalled the submission. */
1737         list_for_each_entry(ctx, &dev_priv->contexts.list, link) {
1738                 struct intel_context *ce = to_intel_context(ctx, engine);
1739                 u32 *regs;
1740
1741                 /* OA settings will be set upon first use */
1742                 if (!ce->state)
1743                         continue;
1744
1745                 regs = i915_gem_object_pin_map(ce->state->obj, map_type);
1746                 if (IS_ERR(regs))
1747                         return PTR_ERR(regs);
1748
1749                 ce->state->obj->mm.dirty = true;
1750                 regs += LRC_STATE_PN * PAGE_SIZE / sizeof(*regs);
1751
1752                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, regs, oa_config);
1753
1754                 i915_gem_object_unpin_map(ce->state->obj);
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Apply the configuration by doing one context restore of the edited
1759          * context image.
1760          */
1761         rq = i915_request_alloc(engine, dev_priv->kernel_context);
1762         if (IS_ERR(rq))
1763                 return PTR_ERR(rq);
1764
1765         i915_request_add(rq);
1766
1767         return 0;
1768 }
1769
1770 static int gen8_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
1771 {
1772         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1773         const struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
1774         int ret;
1775
1776         /*
1777          * We disable slice/unslice clock ratio change reports on SKL since
1778          * they are too noisy. The HW generates a lot of redundant reports
1779          * where the ratio hasn't really changed causing a lot of redundant
1780          * work to processes and increasing the chances we'll hit buffer
1781          * overruns.
1782          *
1783          * Although we don't currently use the 'disable overrun' OABUFFER
1784          * feature it's worth noting that clock ratio reports have to be
1785          * disabled before considering to use that feature since the HW doesn't
1786          * correctly block these reports.
1787          *
1788          * Currently none of the high-level metrics we have depend on knowing
1789          * this ratio to normalize.
1790          *
1791          * Note: This register is not power context saved and restored, but
1792          * that's OK considering that we disable RC6 while the OA unit is
1793          * enabled.
1794          *
1795          * The _INCLUDE_CLK_RATIO bit allows the slice/unslice frequency to
1796          * be read back from automatically triggered reports, as part of the
1797          * RPT_ID field.
1798          */
1799         if (IS_GEN(dev_priv, 9, 11)) {
1800                 I915_WRITE(GEN8_OA_DEBUG,
1801                            _MASKED_BIT_ENABLE(GEN9_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
1802                                               GEN9_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO));
1803         }
1804
1805         /*
1806          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
1807          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
1808          * registers.
1809          */
1810         ret = gen8_configure_all_contexts(dev_priv, oa_config);
1811         if (ret)
1812                 return ret;
1813
1814         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1815
1816         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1817                        oa_config->b_counter_regs_len);
1818
1819         return 0;
1820 }
1821
1822 static void gen8_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1823 {
1824         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1825         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL);
1826
1827         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1828                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1829 }
1830
1831 static void gen10_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1832 {
1833         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1834         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL);
1835
1836         /* Make sure we disable noa to save power. */
1837         I915_WRITE(RPM_CONFIG1,
1838                    I915_READ(RPM_CONFIG1) & ~GEN10_GT_NOA_ENABLE);
1839 }
1840
1841 static void gen7_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1842 {
1843         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1844         struct i915_gem_context *ctx = stream->ctx;
1845         u32 ctx_id = dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id;
1846         bool periodic = dev_priv->perf.oa.periodic;
1847         u32 period_exponent = dev_priv->perf.oa.period_exponent;
1848         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1849
1850         /*
1851          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1852          *
1853          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1854          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1855          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1856          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1857          * memory which this helps maintains.
1858          */
1859         gen7_init_oa_buffer(dev_priv);
1860
1861         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL,
1862                    (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
1863                    (period_exponent <<
1864                     GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1865                    (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
1866                    (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
1867                    (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
1868                    GEN7_OACONTROL_ENABLE);
1869 }
1870
1871 static void gen8_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1872 {
1873         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1874         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1875
1876         /*
1877          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1878          *
1879          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1880          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1881          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1882          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1883          * memory which this helps maintains.
1884          */
1885         gen8_init_oa_buffer(dev_priv);
1886
1887         /*
1888          * Note: we don't rely on the hardware to perform single context
1889          * filtering and instead filter on the cpu based on the context-id
1890          * field of reports
1891          */
1892         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, (report_format <<
1893                                     GEN8_OA_REPORT_FORMAT_SHIFT) |
1894                                    GEN8_OA_COUNTER_ENABLE);
1895 }
1896
1897 /**
1898  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
1899  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1900  *
1901  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
1902  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
1903  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
1904  * during a read() or poll()).
1905  */
1906 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1907 {
1908         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1909
1910         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
1911
1912         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1913                 hrtimer_start(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
1914                               ns_to_ktime(POLL_PERIOD),
1915                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
1916 }
1917
1918 static void gen7_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1919 {
1920         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1921
1922         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1923         if (intel_wait_for_register(dev_priv,
1924                                     GEN7_OACONTROL, GEN7_OACONTROL_ENABLE, 0,
1925                                     50))
1926                 DRM_ERROR("wait for OA to be disabled timed out\n");
1927 }
1928
1929 static void gen8_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1930 {
1931         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1932
1933         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, 0);
1934         if (intel_wait_for_register(dev_priv,
1935                                     GEN8_OACONTROL, GEN8_OA_COUNTER_ENABLE, 0,
1936                                     50))
1937                 DRM_ERROR("wait for OA to be disabled timed out\n");
1938 }
1939
1940 /**
1941  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
1942  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1943  *
1944  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
1945  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
1946  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
1947  */
1948 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1949 {
1950         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1951
1952         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
1953
1954         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1955                 hrtimer_cancel(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer);
1956 }
1957
1958 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
1959         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
1960         .enable = i915_oa_stream_enable,
1961         .disable = i915_oa_stream_disable,
1962         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
1963         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
1964         .read = i915_oa_read,
1965 };
1966
1967 /**
1968  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
1969  * @stream: An i915 perf stream
1970  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
1971  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
1972  *
1973  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
1974  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
1975  *
1976  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
1977  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
1978  * properties are OK.
1979  *
1980  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
1981  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
1982  *
1983  * Returns: zero on success or a negative error code.
1984  */
1985 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
1986                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
1987                                struct perf_open_properties *props)
1988 {
1989         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1990         int format_size;
1991         int ret;
1992
1993         /* If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
1994          * reason then don't let userspace try their luck with config
1995          * IDs
1996          */
1997         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
1998                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
1999                 return -EINVAL;
2000         }
2001
2002         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)) {
2003                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
2004                 return -EINVAL;
2005         }
2006
2007         if (!dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set) {
2008                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
2009                 return -ENODEV;
2010         }
2011
2012         /* To avoid the complexity of having to accurately filter
2013          * counter reports and marshal to the appropriate client
2014          * we currently only allow exclusive access
2015          */
2016         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream) {
2017                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
2018                 return -EBUSY;
2019         }
2020
2021         if (!props->oa_format) {
2022                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
2023                 return -EINVAL;
2024         }
2025
2026         /* We set up some ratelimit state to potentially throttle any _NOTES
2027          * about spurious, invalid OA reports which we don't forward to
2028          * userspace.
2029          *
2030          * The initialization is associated with opening the stream (not driver
2031          * init) considering we print a _NOTE about any throttling when closing
2032          * the stream instead of waiting until driver _fini which no one would
2033          * ever see.
2034          *
2035          * Using the same limiting factors as printk_ratelimit()
2036          */
2037         ratelimit_state_init(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2038                              5 * HZ, 10);
2039         /* Since we use a DRM_NOTE for spurious reports it would be
2040          * inconsistent to let __ratelimit() automatically print a warning for
2041          * throttling.
2042          */
2043         ratelimit_set_flags(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2044                             RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
2045
2046         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
2047
2048         format_size = dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].size;
2049
2050         stream->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2051         stream->sample_size += format_size;
2052
2053         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size = format_size;
2054         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size == 0))
2055                 return -EINVAL;
2056
2057         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format =
2058                 dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].format;
2059
2060         dev_priv->perf.oa.periodic = props->oa_periodic;
2061         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
2062                 dev_priv->perf.oa.period_exponent = props->oa_period_exponent;
2063
2064         if (stream->ctx) {
2065                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
2066                 if (ret) {
2067                         DRM_DEBUG("Invalid context id to filter with\n");
2068                         return ret;
2069                 }
2070         }
2071
2072         ret = get_oa_config(dev_priv, props->metrics_set, &stream->oa_config);
2073         if (ret) {
2074                 DRM_DEBUG("Invalid OA config id=%i\n", props->metrics_set);
2075                 goto err_config;
2076         }
2077
2078         /* PRM - observability performance counters:
2079          *
2080          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
2081          *
2082          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
2083          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
2084          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
2085          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
2086          *
2087          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
2088          *   references will effectively disable RC6.
2089          */
2090         intel_runtime_pm_get(dev_priv);
2091         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2092
2093         ret = alloc_oa_buffer(dev_priv);
2094         if (ret)
2095                 goto err_oa_buf_alloc;
2096
2097         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
2098         if (ret)
2099                 goto err_lock;
2100
2101         ret = dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set(stream);
2102         if (ret) {
2103                 DRM_DEBUG("Unable to enable metric set\n");
2104                 goto err_enable;
2105         }
2106
2107         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
2108
2109         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = stream;
2110
2111         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2112
2113         return 0;
2114
2115 err_enable:
2116         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
2117         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2118
2119 err_lock:
2120         free_oa_buffer(dev_priv);
2121
2122 err_oa_buf_alloc:
2123         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
2124
2125         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2126         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
2127
2128 err_config:
2129         if (stream->ctx)
2130                 oa_put_render_ctx_id(stream);
2131
2132         return ret;
2133 }
2134
2135 void i915_oa_init_reg_state(struct intel_engine_cs *engine,
2136                             struct i915_gem_context *ctx,
2137                             u32 *reg_state)
2138 {
2139         struct i915_perf_stream *stream;
2140
2141         if (engine->id != RCS)
2142                 return;
2143
2144         stream = engine->i915->perf.oa.exclusive_stream;
2145         if (stream)
2146                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, reg_state, stream->oa_config);
2147 }
2148
2149 /**
2150  * i915_perf_read_locked - &i915_perf_stream_ops->read with error normalisation
2151  * @stream: An i915 perf stream
2152  * @file: An i915 perf stream file
2153  * @buf: destination buffer given by userspace
2154  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2155  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2156  *
2157  * Besides wrapping &i915_perf_stream_ops->read this provides a common place to
2158  * ensure that if we've successfully copied any data then reporting that takes
2159  * precedence over any internal error status, so the data isn't lost.
2160  *
2161  * For example ret will be -ENOSPC whenever there is more buffered data than
2162  * can be copied to userspace, but that's only interesting if we weren't able
2163  * to copy some data because it implies the userspace buffer is too small to
2164  * receive a single record (and we never split records).
2165  *
2166  * Another case with ret == -EFAULT is more of a grey area since it would seem
2167  * like bad form for userspace to ask us to overrun its buffer, but the user
2168  * knows best:
2169  *
2170  *   http://yarchive.net/comp/linux/partial_reads_writes.html
2171  *
2172  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2173  */
2174 static ssize_t i915_perf_read_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2175                                      struct file *file,
2176                                      char __user *buf,
2177                                      size_t count,
2178                                      loff_t *ppos)
2179 {
2180         /* Note we keep the offset (aka bytes read) separate from any
2181          * error status so that the final check for whether we return
2182          * the bytes read with a higher precedence than any error (see
2183          * comment below) doesn't need to be handled/duplicated in
2184          * stream->ops->read() implementations.
2185          */
2186         size_t offset = 0;
2187         int ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
2188
2189         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
2190 }
2191
2192 /**
2193  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
2194  * @file: An i915 perf stream file
2195  * @buf: destination buffer given by userspace
2196  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2197  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2198  *
2199  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
2200  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
2201  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
2202  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
2203  *
2204  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
2205  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
2206  * while reading.
2207  *
2208  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2209  */
2210 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
2211                               char __user *buf,
2212                               size_t count,
2213                               loff_t *ppos)
2214 {
2215         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2216         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2217         ssize_t ret;
2218
2219         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
2220          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
2221          * to a deadlock for blocking file descriptors...
2222          */
2223         if (!stream->enabled)
2224                 return -EIO;
2225
2226         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
2227                 /* There's the small chance of false positives from
2228                  * stream->ops->wait_unlocked.
2229                  *
2230                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
2231                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
2232                  * any reports really belong to the current context
2233                  */
2234                 do {
2235                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
2236                         if (ret)
2237                                 return ret;
2238
2239                         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2240                         ret = i915_perf_read_locked(stream, file,
2241                                                     buf, count, ppos);
2242                         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2243                 } while (ret == -EAGAIN);
2244         } else {
2245                 mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2246                 ret = i915_perf_read_locked(stream, file, buf, count, ppos);
2247                 mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2248         }
2249
2250         /* We allow the poll checking to sometimes report false positive EPOLLIN
2251          * events where we might actually report EAGAIN on read() if there's
2252          * not really any data available. In this situation though we don't
2253          * want to enter a busy loop between poll() reporting a EPOLLIN event
2254          * and read() returning -EAGAIN. Clearing the oa.pollin state here
2255          * effectively ensures we back off until the next hrtimer callback
2256          * before reporting another EPOLLIN event.
2257          */
2258         if (ret >= 0 || ret == -EAGAIN) {
2259                 /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
2260                  * concurrent streams in the future.
2261                  */
2262                 dev_priv->perf.oa.pollin = false;
2263         }
2264
2265         return ret;
2266 }
2267
2268 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
2269 {
2270         struct drm_i915_private *dev_priv =
2271                 container_of(hrtimer, typeof(*dev_priv),
2272                              perf.oa.poll_check_timer);
2273
2274         if (oa_buffer_check_unlocked(dev_priv)) {
2275                 dev_priv->perf.oa.pollin = true;
2276                 wake_up(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
2277         }
2278
2279         hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(POLL_PERIOD));
2280
2281         return HRTIMER_RESTART;
2282 }
2283
2284 /**
2285  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2286  * @dev_priv: i915 device instance
2287  * @stream: An i915 perf stream
2288  * @file: An i915 perf stream file
2289  * @wait: poll() state table
2290  *
2291  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
2292  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
2293  * will be woken for new stream data.
2294  *
2295  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2296  * with any non-file-operation driver hooks.
2297  *
2298  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2299  */
2300 static __poll_t i915_perf_poll_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2301                                           struct i915_perf_stream *stream,
2302                                           struct file *file,
2303                                           poll_table *wait)
2304 {
2305         __poll_t events = 0;
2306
2307         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
2308
2309         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
2310          * here since this path may be very hot depending on what else
2311          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
2312          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
2313          * samples to read.
2314          */
2315         if (dev_priv->perf.oa.pollin)
2316                 events |= EPOLLIN;
2317
2318         return events;
2319 }
2320
2321 /**
2322  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2323  * @file: An i915 perf stream file
2324  * @wait: poll() state table
2325  *
2326  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
2327  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
2328  * data.
2329  *
2330  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
2331  *
2332  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2333  */
2334 static __poll_t i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2335 {
2336         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2337         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2338         __poll_t ret;
2339
2340         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2341         ret = i915_perf_poll_locked(dev_priv, stream, file, wait);
2342         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2343
2344         return ret;
2345 }
2346
2347 /**
2348  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
2349  * @stream: A disabled i915 perf stream
2350  *
2351  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
2352  *
2353  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
2354  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
2355  * buffered data.
2356  */
2357 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2358 {
2359         if (stream->enabled)
2360                 return;
2361
2362         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
2363         stream->enabled = true;
2364
2365         if (stream->ops->enable)
2366                 stream->ops->enable(stream);
2367 }
2368
2369 /**
2370  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
2371  * @stream: An enabled i915 perf stream
2372  *
2373  * Disables the associated capture of data for this stream.
2374  *
2375  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
2376  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
2377  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
2378  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
2379  *
2380  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
2381  * to attempt to read from the stream (-EIO).
2382  */
2383 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2384 {
2385         if (!stream->enabled)
2386                 return;
2387
2388         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
2389         stream->enabled = false;
2390
2391         if (stream->ops->disable)
2392                 stream->ops->disable(stream);
2393 }
2394
2395 /**
2396  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2397  * @stream: An i915 perf stream
2398  * @cmd: the ioctl request
2399  * @arg: the ioctl data
2400  *
2401  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2402  * with any non-file-operation driver hooks.
2403  *
2404  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2405  * an unknown ioctl request.
2406  */
2407 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2408                                    unsigned int cmd,
2409                                    unsigned long arg)
2410 {
2411         switch (cmd) {
2412         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
2413                 i915_perf_enable_locked(stream);
2414                 return 0;
2415         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
2416                 i915_perf_disable_locked(stream);
2417                 return 0;
2418         }
2419
2420         return -EINVAL;
2421 }
2422
2423 /**
2424  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2425  * @file: An i915 perf stream file
2426  * @cmd: the ioctl request
2427  * @arg: the ioctl data
2428  *
2429  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
2430  *
2431  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2432  * an unknown ioctl request.
2433  */
2434 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
2435                             unsigned int cmd,
2436                             unsigned long arg)
2437 {
2438         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2439         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2440         long ret;
2441
2442         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2443         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
2444         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2445
2446         return ret;
2447 }
2448
2449 /**
2450  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
2451  * @stream: An i915 perf stream
2452  *
2453  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
2454  * any associated data capture in the process.
2455  *
2456  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2457  * with any non-file-operation driver hooks.
2458  */
2459 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2460 {
2461         if (stream->enabled)
2462                 i915_perf_disable_locked(stream);
2463
2464         if (stream->ops->destroy)
2465                 stream->ops->destroy(stream);
2466
2467         list_del(&stream->link);
2468
2469         if (stream->ctx)
2470                 i915_gem_context_put(stream->ctx);
2471
2472         kfree(stream);
2473 }
2474
2475 /**
2476  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
2477  * @inode: anonymous inode associated with file
2478  * @file: An i915 perf stream file
2479  *
2480  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
2481  *
2482  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
2483  *
2484  * Returns: zero on success or a negative error code.
2485  */
2486 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
2487 {
2488         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2489         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2490
2491         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2492         i915_perf_destroy_locked(stream);
2493         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2494
2495         return 0;
2496 }
2497
2498
2499 static const struct file_operations fops = {
2500         .owner          = THIS_MODULE,
2501         .llseek         = no_llseek,
2502         .release        = i915_perf_release,
2503         .poll           = i915_perf_poll,
2504         .read           = i915_perf_read,
2505         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
2506         /* Our ioctl have no arguments, so it's safe to use the same function
2507          * to handle 32bits compatibility.
2508          */
2509         .compat_ioctl   = i915_perf_ioctl,
2510 };
2511
2512
2513 /**
2514  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2515  * @dev_priv: i915 device instance
2516  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
2517  * @props: individually validated u64 property value pairs
2518  * @file: drm file
2519  *
2520  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
2521  *
2522  * Implements further stream config validation and stream initialization on
2523  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &drm_i915_private->perf.lock mutex
2524  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
2525  *
2526  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
2527  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
2528  * sense.
2529  *
2530  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
2531  * config validation and stream initialization details will be handled by
2532  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
2533  * will be relevant to all stream types / backends.
2534  *
2535  * Returns: zero on success or a negative error code.
2536  */
2537 static int
2538 i915_perf_open_ioctl_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2539                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
2540                             struct perf_open_properties *props,
2541                             struct drm_file *file)
2542 {
2543         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
2544         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
2545         unsigned long f_flags = 0;
2546         bool privileged_op = true;
2547         int stream_fd;
2548         int ret;
2549
2550         if (props->single_context) {
2551                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
2552                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
2553
2554                 specific_ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_handle);
2555                 if (!specific_ctx) {
2556                         DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
2557                                   ctx_handle);
2558                         ret = -ENOENT;
2559                         goto err;
2560                 }
2561         }
2562
2563         /*
2564          * On Haswell the OA unit supports clock gating off for a specific
2565          * context and in this mode there's no visibility of metrics for the
2566          * rest of the system, which we consider acceptable for a
2567          * non-privileged client.
2568          *
2569          * For Gen8+ the OA unit no longer supports clock gating off for a
2570          * specific context and the kernel can't securely stop the counters
2571          * from updating as system-wide / global values. Even though we can
2572          * filter reports based on the included context ID we can't block
2573          * clients from seeing the raw / global counter values via
2574          * MI_REPORT_PERF_COUNT commands and so consider it a privileged op to
2575          * enable the OA unit by default.
2576          */
2577         if (IS_HASWELL(dev_priv) && specific_ctx)
2578                 privileged_op = false;
2579
2580         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
2581          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
2582          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
2583          * without CAP_SYS_ADMIN privileges.
2584          */
2585         if (privileged_op &&
2586             i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2587                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open system-wide i915 perf stream\n");
2588                 ret = -EACCES;
2589                 goto err_ctx;
2590         }
2591
2592         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
2593         if (!stream) {
2594                 ret = -ENOMEM;
2595                 goto err_ctx;
2596         }
2597
2598         stream->dev_priv = dev_priv;
2599         stream->ctx = specific_ctx;
2600
2601         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
2602         if (ret)
2603                 goto err_alloc;
2604
2605         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
2606          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
2607          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
2608          */
2609         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
2610                 ret = -ENODEV;
2611                 goto err_flags;
2612         }
2613
2614         list_add(&stream->link, &dev_priv->perf.streams);
2615
2616         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
2617                 f_flags |= O_CLOEXEC;
2618         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
2619                 f_flags |= O_NONBLOCK;
2620
2621         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
2622         if (stream_fd < 0) {
2623                 ret = stream_fd;
2624                 goto err_open;
2625         }
2626
2627         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
2628                 i915_perf_enable_locked(stream);
2629
2630         return stream_fd;
2631
2632 err_open:
2633         list_del(&stream->link);
2634 err_flags:
2635         if (stream->ops->destroy)
2636                 stream->ops->destroy(stream);
2637 err_alloc:
2638         kfree(stream);
2639 err_ctx:
2640         if (specific_ctx)
2641                 i915_gem_context_put(specific_ctx);
2642 err:
2643         return ret;
2644 }
2645
2646 static u64 oa_exponent_to_ns(struct drm_i915_private *dev_priv, int exponent)
2647 {
2648         return div64_u64(1000000000ULL * (2ULL << exponent),
2649                          1000ULL * INTEL_INFO(dev_priv)->cs_timestamp_frequency_khz);
2650 }
2651
2652 /**
2653  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
2654  * @dev_priv: i915 device instance
2655  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
2656  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
2657  * @props: The stream configuration built up while validating properties
2658  *
2659  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
2660  * validate that the combination of properties makes sense or that all
2661  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
2662  *
2663  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
2664  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
2665  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
2666  */
2667 static int read_properties_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2668                                     u64 __user *uprops,
2669                                     u32 n_props,
2670                                     struct perf_open_properties *props)
2671 {
2672         u64 __user *uprop = uprops;
2673         u32 i;
2674
2675         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
2676
2677         if (!n_props) {
2678                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
2679                 return -EINVAL;
2680         }
2681
2682         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
2683          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
2684          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
2685          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
2686          * from userspace.
2687          */
2688         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2689                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
2690                 return -EINVAL;
2691         }
2692
2693         for (i = 0; i < n_props; i++) {
2694                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
2695                 u64 id, value;
2696                 int ret;
2697
2698                 ret = get_user(id, uprop);
2699                 if (ret)
2700                         return ret;
2701
2702                 ret = get_user(value, uprop + 1);
2703                 if (ret)
2704                         return ret;
2705
2706                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2707                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
2708                         return -EINVAL;
2709                 }
2710
2711                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
2712                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
2713                         props->single_context = 1;
2714                         props->ctx_handle = value;
2715                         break;
2716                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
2717                         if (value)
2718                                 props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2719                         break;
2720                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
2721                         if (value == 0) {
2722                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
2723                                 return -EINVAL;
2724                         }
2725                         props->metrics_set = value;
2726                         break;
2727                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
2728                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
2729                                 DRM_DEBUG("Out-of-range OA report format %llu\n",
2730                                           value);
2731                                 return -EINVAL;
2732                         }
2733                         if (!dev_priv->perf.oa.oa_formats[value].size) {
2734                                 DRM_DEBUG("Unsupported OA report format %llu\n",
2735                                           value);
2736                                 return -EINVAL;
2737                         }
2738                         props->oa_format = value;
2739                         break;
2740                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
2741                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
2742                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
2743                                          OA_EXPONENT_MAX);
2744                                 return -EINVAL;
2745                         }
2746
2747                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
2748                          * e.g. every 160ns for HSW, 167ns for BDW/SKL or 104ns
2749                          * for BXT. We don't allow such high sampling
2750                          * frequencies by default unless root.
2751                          */
2752
2753                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
2754                         oa_period = oa_exponent_to_ns(dev_priv, value);
2755
2756                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
2757                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
2758                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
2759                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
2760                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
2761                          */
2762                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
2763                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
2764                                 do_div(tmp, oa_period);
2765                                 oa_freq_hz = tmp;
2766                         } else
2767                                 oa_freq_hz = 0;
2768
2769                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate &&
2770                             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2771                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without root privileges\n",
2772                                           i915_oa_max_sample_rate);
2773                                 return -EACCES;
2774                         }
2775
2776                         props->oa_periodic = true;
2777                         props->oa_period_exponent = value;
2778                         break;
2779                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
2780                         MISSING_CASE(id);
2781                         return -EINVAL;
2782                 }
2783
2784                 uprop += 2;
2785         }
2786
2787         return 0;
2788 }
2789
2790 /**
2791  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2792  * @dev: drm device
2793  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
2794  * @file: drm file
2795  *
2796  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
2797  * and an array of u64 key, value pair properties.
2798  *
2799  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
2800  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
2801  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
2802  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
2803  *
2804  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
2805  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_sem.
2806  *
2807  * Most of the implementation details are handled by
2808  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &drm_i915_private->perf.lock
2809  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
2810  *
2811  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
2812  * error code on failure.
2813  */
2814 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2815                          struct drm_file *file)
2816 {
2817         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
2818         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
2819         struct perf_open_properties props;
2820         u32 known_open_flags;
2821         int ret;
2822
2823         if (!dev_priv->perf.initialized) {
2824                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
2825                 return -ENOTSUPP;
2826         }
2827
2828         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
2829                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
2830                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
2831         if (param->flags & ~known_open_flags) {
2832                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
2833                 return -EINVAL;
2834         }
2835
2836         ret = read_properties_unlocked(dev_priv,
2837                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
2838                                        param->num_properties,
2839                                        &props);
2840         if (ret)
2841                 return ret;
2842
2843         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2844         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(dev_priv, param, &props, file);
2845         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2846
2847         return ret;
2848 }
2849
2850 /**
2851  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
2852  * @dev_priv: i915 device instance
2853  *
2854  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
2855  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
2856  * used to open an i915-perf stream.
2857  */
2858 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *dev_priv)
2859 {
2860         int ret;
2861
2862         if (!dev_priv->perf.initialized)
2863                 return;
2864
2865         /* To be sure we're synchronized with an attempted
2866          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
2867          * being exposed to userspace.
2868          */
2869         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2870
2871         dev_priv->perf.metrics_kobj =
2872                 kobject_create_and_add("metrics",
2873                                        &dev_priv->drm.primary->kdev->kobj);
2874         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2875                 goto exit;
2876
2877         sysfs_attr_init(&dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric_id.attr);
2878
2879         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
2880                 i915_perf_load_test_config_hsw(dev_priv);
2881         } else if (IS_BROADWELL(dev_priv)) {
2882                 i915_perf_load_test_config_bdw(dev_priv);
2883         } else if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
2884                 i915_perf_load_test_config_chv(dev_priv);
2885         } else if (IS_SKYLAKE(dev_priv)) {
2886                 if (IS_SKL_GT2(dev_priv))
2887                         i915_perf_load_test_config_sklgt2(dev_priv);
2888                 else if (IS_SKL_GT3(dev_priv))
2889                         i915_perf_load_test_config_sklgt3(dev_priv);
2890                 else if (IS_SKL_GT4(dev_priv))
2891                         i915_perf_load_test_config_sklgt4(dev_priv);
2892         } else if (IS_BROXTON(dev_priv)) {
2893                 i915_perf_load_test_config_bxt(dev_priv);
2894         } else if (IS_KABYLAKE(dev_priv)) {
2895                 if (IS_KBL_GT2(dev_priv))
2896                         i915_perf_load_test_config_kblgt2(dev_priv);
2897                 else if (IS_KBL_GT3(dev_priv))
2898                         i915_perf_load_test_config_kblgt3(dev_priv);
2899         } else if (IS_GEMINILAKE(dev_priv)) {
2900                 i915_perf_load_test_config_glk(dev_priv);
2901         } else if (IS_COFFEELAKE(dev_priv)) {
2902                 if (IS_CFL_GT2(dev_priv))
2903                         i915_perf_load_test_config_cflgt2(dev_priv);
2904                 if (IS_CFL_GT3(dev_priv))
2905                         i915_perf_load_test_config_cflgt3(dev_priv);
2906         } else if (IS_CANNONLAKE(dev_priv)) {
2907                 i915_perf_load_test_config_cnl(dev_priv);
2908         } else if (IS_ICELAKE(dev_priv)) {
2909                 i915_perf_load_test_config_icl(dev_priv);
2910         }
2911
2912         if (dev_priv->perf.oa.test_config.id == 0)
2913                 goto sysfs_error;
2914
2915         ret = sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2916                                  &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2917         if (ret)
2918                 goto sysfs_error;
2919
2920         atomic_set(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count, 1);
2921
2922         goto exit;
2923
2924 sysfs_error:
2925         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2926         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2927
2928 exit:
2929         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2930 }
2931
2932 /**
2933  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
2934  * @dev_priv: i915 device instance
2935  *
2936  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
2937  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
2938  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
2939  * remaining state in i915_perf_fini().
2940  */
2941 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *dev_priv)
2942 {
2943         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2944                 return;
2945
2946         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2947                            &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2948
2949         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2950         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2951 }
2952
2953 static bool gen8_is_valid_flex_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2954 {
2955         static const i915_reg_t flex_eu_regs[] = {
2956                 EU_PERF_CNTL0,
2957                 EU_PERF_CNTL1,
2958                 EU_PERF_CNTL2,
2959                 EU_PERF_CNTL3,
2960                 EU_PERF_CNTL4,
2961                 EU_PERF_CNTL5,
2962                 EU_PERF_CNTL6,
2963         };
2964         int i;
2965
2966         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_eu_regs); i++) {
2967                 if (i915_mmio_reg_offset(flex_eu_regs[i]) == addr)
2968                         return true;
2969         }
2970         return false;
2971 }
2972
2973 static bool gen7_is_valid_b_counter_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2974 {
2975         return (addr >= i915_mmio_reg_offset(OASTARTTRIG1) &&
2976                 addr <= i915_mmio_reg_offset(OASTARTTRIG8)) ||
2977                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OAREPORTTRIG1) &&
2978                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OAREPORTTRIG8)) ||
2979                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OACEC0_0) &&
2980                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OACEC7_1));
2981 }
2982
2983 static bool gen7_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2984 {
2985         return addr == i915_mmio_reg_offset(HALF_SLICE_CHICKEN2) ||
2986                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(MICRO_BP0_0) &&
2987                  addr <= i915_mmio_reg_offset(NOA_WRITE)) ||
2988                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT1_LO) &&
2989                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT2_HI)) ||
2990                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFMATRIX_LO) &&
2991                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFMATRIX_HI));
2992 }
2993
2994 static bool gen8_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2995 {
2996         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
2997                 addr == i915_mmio_reg_offset(WAIT_FOR_RC6_EXIT) ||
2998                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(RPM_CONFIG0) &&
2999                  addr <= i915_mmio_reg_offset(NOA_CONFIG(8)));
3000 }
3001
3002 static bool gen10_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3003 {
3004         return gen8_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3005                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT3_LO) &&
3006                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT4_HI));
3007 }
3008
3009 static bool hsw_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3010 {
3011         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3012                 (addr >= 0x25100 && addr <= 0x2FF90) ||
3013                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_NOA0) &&
3014                  addr <= i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_NOA9)) ||
3015                 addr == i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_MISR0);
3016 }
3017
3018 static bool chv_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3019 {
3020         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3021                 (addr >= 0x182300 && addr <= 0x1823A4);
3022 }
3023
3024 static uint32_t mask_reg_value(u32 reg, u32 val)
3025 {
3026         /* HALF_SLICE_CHICKEN2 is programmed with a the
3027          * WaDisableSTUnitPowerOptimization workaround. Make sure the value
3028          * programmed by userspace doesn't change this.
3029          */
3030         if (i915_mmio_reg_offset(HALF_SLICE_CHICKEN2) == reg)
3031                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(GEN8_ST_PO_DISABLE);
3032
3033         /* WAIT_FOR_RC6_EXIT has only one bit fullfilling the function
3034          * indicated by its name and a bunch of selection fields used by OA
3035          * configs.
3036          */
3037         if (i915_mmio_reg_offset(WAIT_FOR_RC6_EXIT) == reg)
3038                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(HSW_WAIT_FOR_RC6_EXIT_ENABLE);
3039
3040         return val;
3041 }
3042
3043 static struct i915_oa_reg *alloc_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
3044                                          bool (*is_valid)(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr),
3045                                          u32 __user *regs,
3046                                          u32 n_regs)
3047 {
3048         struct i915_oa_reg *oa_regs;
3049         int err;
3050         u32 i;
3051
3052         if (!n_regs)
3053                 return NULL;
3054
3055         if (!access_ok(regs, n_regs * sizeof(u32) * 2))
3056                 return ERR_PTR(-EFAULT);
3057
3058         /* No is_valid function means we're not allowing any register to be programmed. */
3059         GEM_BUG_ON(!is_valid);
3060         if (!is_valid)
3061                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3062
3063         oa_regs = kmalloc_array(n_regs, sizeof(*oa_regs), GFP_KERNEL);
3064         if (!oa_regs)
3065                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3066
3067         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
3068                 u32 addr, value;
3069
3070                 err = get_user(addr, regs);
3071                 if (err)
3072                         goto addr_err;
3073
3074                 if (!is_valid(dev_priv, addr)) {
3075                         DRM_DEBUG("Invalid oa_reg address: %X\n", addr);
3076                         err = -EINVAL;
3077                         goto addr_err;
3078                 }
3079
3080                 err = get_user(value, regs + 1);
3081                 if (err)
3082                         goto addr_err;
3083
3084                 oa_regs[i].addr = _MMIO(addr);
3085                 oa_regs[i].value = mask_reg_value(addr, value);
3086
3087                 regs += 2;
3088         }
3089
3090         return oa_regs;
3091
3092 addr_err:
3093         kfree(oa_regs);
3094         return ERR_PTR(err);
3095 }
3096
3097 static ssize_t show_dynamic_id(struct device *dev,
3098                                struct device_attribute *attr,
3099                                char *buf)
3100 {
3101         struct i915_oa_config *oa_config =
3102                 container_of(attr, typeof(*oa_config), sysfs_metric_id);
3103
3104         return sprintf(buf, "%d\n", oa_config->id);
3105 }
3106
3107 static int create_dynamic_oa_sysfs_entry(struct drm_i915_private *dev_priv,
3108                                          struct i915_oa_config *oa_config)
3109 {
3110         sysfs_attr_init(&oa_config->sysfs_metric_id.attr);
3111         oa_config->sysfs_metric_id.attr.name = "id";
3112         oa_config->sysfs_metric_id.attr.mode = S_IRUGO;
3113         oa_config->sysfs_metric_id.show = show_dynamic_id;
3114         oa_config->sysfs_metric_id.store = NULL;
3115
3116         oa_config->attrs[0] = &oa_config->sysfs_metric_id.attr;
3117         oa_config->attrs[1] = NULL;
3118
3119         oa_config->sysfs_metric.name = oa_config->uuid;
3120         oa_config->sysfs_metric.attrs = oa_config->attrs;
3121
3122         return sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3123                                   &oa_config->sysfs_metric);
3124 }
3125
3126 /**
3127  * i915_perf_add_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to add a new OA config
3128  * @dev: drm device
3129  * @data: ioctl data (pointer to struct drm_i915_perf_oa_config) copied from
3130  *        userspace (unvalidated)
3131  * @file: drm file
3132  *
3133  * Validates the submitted OA register to be saved into a new OA config that
3134  * can then be used for programming the OA unit and its NOA network.
3135  *
3136  * Returns: A new allocated config number to be used with the perf open ioctl
3137  * or a negative error code on failure.
3138  */
3139 int i915_perf_add_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3140                                struct drm_file *file)
3141 {
3142         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3143         struct drm_i915_perf_oa_config *args = data;
3144         struct i915_oa_config *oa_config, *tmp;
3145         int err, id;
3146
3147         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3148                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3149                 return -ENOTSUPP;
3150         }
3151
3152         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
3153                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
3154                 return -EINVAL;
3155         }
3156
3157         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3158                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to add i915 OA config\n");
3159                 return -EACCES;
3160         }
3161
3162         if ((!args->mux_regs_ptr || !args->n_mux_regs) &&
3163             (!args->boolean_regs_ptr || !args->n_boolean_regs) &&
3164             (!args->flex_regs_ptr || !args->n_flex_regs)) {
3165                 DRM_DEBUG("No OA registers given\n");
3166                 return -EINVAL;
3167         }
3168
3169         oa_config = kzalloc(sizeof(*oa_config), GFP_KERNEL);
3170         if (!oa_config) {
3171                 DRM_DEBUG("Failed to allocate memory for the OA config\n");
3172                 return -ENOMEM;
3173         }
3174
3175         atomic_set(&oa_config->ref_count, 1);
3176
3177         if (!uuid_is_valid(args->uuid)) {
3178                 DRM_DEBUG("Invalid uuid format for OA config\n");
3179                 err = -EINVAL;
3180                 goto reg_err;
3181         }
3182
3183         /* Last character in oa_config->uuid will be 0 because oa_config is
3184          * kzalloc.
3185          */
3186         memcpy(oa_config->uuid, args->uuid, sizeof(args->uuid));
3187
3188         oa_config->mux_regs_len = args->n_mux_regs;
3189         oa_config->mux_regs =
3190                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3191                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg,
3192                               u64_to_user_ptr(args->mux_regs_ptr),
3193                               args->n_mux_regs);
3194
3195         if (IS_ERR(oa_config->mux_regs)) {
3196                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for mux_regs\n");
3197                 err = PTR_ERR(oa_config->mux_regs);
3198                 goto reg_err;
3199         }
3200
3201         oa_config->b_counter_regs_len = args->n_boolean_regs;
3202         oa_config->b_counter_regs =
3203                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3204                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg,
3205                               u64_to_user_ptr(args->boolean_regs_ptr),
3206                               args->n_boolean_regs);
3207
3208         if (IS_ERR(oa_config->b_counter_regs)) {
3209                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for b_counter_regs\n");
3210                 err = PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs);
3211                 goto reg_err;
3212         }
3213
3214         if (INTEL_GEN(dev_priv) < 8) {
3215                 if (args->n_flex_regs != 0) {
3216                         err = -EINVAL;
3217                         goto reg_err;
3218                 }
3219         } else {
3220                 oa_config->flex_regs_len = args->n_flex_regs;
3221                 oa_config->flex_regs =
3222                         alloc_oa_regs(dev_priv,
3223                                       dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg,
3224                                       u64_to_user_ptr(args->flex_regs_ptr),
3225                                       args->n_flex_regs);
3226
3227                 if (IS_ERR(oa_config->flex_regs)) {
3228                         DRM_DEBUG("Failed to create OA config for flex_regs\n");
3229                         err = PTR_ERR(oa_config->flex_regs);
3230                         goto reg_err;
3231                 }
3232         }
3233
3234         err = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3235         if (err)
3236                 goto reg_err;
3237
3238         /* We shouldn't have too many configs, so this iteration shouldn't be
3239          * too costly.
3240          */
3241         idr_for_each_entry(&dev_priv->perf.metrics_idr, tmp, id) {
3242                 if (!strcmp(tmp->uuid, oa_config->uuid)) {
3243                         DRM_DEBUG("OA config already exists with this uuid\n");
3244                         err = -EADDRINUSE;
3245                         goto sysfs_err;
3246                 }
3247         }
3248
3249         err = create_dynamic_oa_sysfs_entry(dev_priv, oa_config);
3250         if (err) {
3251                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3252                 goto sysfs_err;
3253         }
3254
3255         /* Config id 0 is invalid, id 1 for kernel stored test config. */
3256         oa_config->id = idr_alloc(&dev_priv->perf.metrics_idr,
3257                                   oa_config, 2,
3258                                   0, GFP_KERNEL);
3259         if (oa_config->id < 0) {
3260                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3261                 err = oa_config->id;
3262                 goto sysfs_err;
3263         }
3264
3265         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3266
3267         DRM_DEBUG("Added config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
3268
3269         return oa_config->id;
3270
3271 sysfs_err:
3272         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3273 reg_err:
3274         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3275         DRM_DEBUG("Failed to add new OA config\n");
3276         return err;
3277 }
3278
3279 /**
3280  * i915_perf_remove_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to remove an OA config
3281  * @dev: drm device
3282  * @data: ioctl data (pointer to u64 integer) copied from userspace
3283  * @file: drm file
3284  *
3285  * Configs can be removed while being used, the will stop appearing in sysfs
3286  * and their content will be freed when the stream using the config is closed.
3287  *
3288  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
3289  */
3290 int i915_perf_remove_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3291                                   struct drm_file *file)
3292 {
3293         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3294         u64 *arg = data;
3295         struct i915_oa_config *oa_config;
3296         int ret;
3297
3298         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3299                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3300                 return -ENOTSUPP;
3301         }
3302
3303         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3304                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to remove i915 OA config\n");
3305                 return -EACCES;
3306         }
3307
3308         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3309         if (ret)
3310                 goto lock_err;
3311
3312         oa_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3313         if (!oa_config) {
3314                 DRM_DEBUG("Failed to remove unknown OA config\n");
3315                 ret = -ENOENT;
3316                 goto config_err;
3317         }
3318
3319         GEM_BUG_ON(*arg != oa_config->id);
3320
3321         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3322                            &oa_config->sysfs_metric);
3323
3324         idr_remove(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3325
3326         DRM_DEBUG("Removed config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
3327
3328         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3329
3330 config_err:
3331         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3332 lock_err:
3333         return ret;
3334 }
3335
3336 static struct ctl_table oa_table[] = {
3337         {
3338          .procname = "perf_stream_paranoid",
3339          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
3340          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
3341          .mode = 0644,
3342          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3343          .extra1 = &zero,
3344          .extra2 = &one,
3345          },
3346         {
3347          .procname = "oa_max_sample_rate",
3348          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
3349          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
3350          .mode = 0644,
3351          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3352          .extra1 = &zero,
3353          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
3354          },
3355         {}
3356 };
3357
3358 static struct ctl_table i915_root[] = {
3359         {
3360          .procname = "i915",
3361          .maxlen = 0,
3362          .mode = 0555,
3363          .child = oa_table,
3364          },
3365         {}
3366 };
3367
3368 static struct ctl_table dev_root[] = {
3369         {
3370          .procname = "dev",
3371          .maxlen = 0,
3372          .mode = 0555,
3373          .child = i915_root,
3374          },
3375         {}
3376 };
3377
3378 /**
3379  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module load
3380  * @dev_priv: i915 device instance
3381  *
3382  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
3383  *
3384  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
3385  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
3386  */
3387 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
3388 {
3389         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
3390                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3391                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3392                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3393                         hsw_is_valid_mux_addr;
3394                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg = NULL;
3395                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
3396                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
3397                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
3398                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
3399                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen7_oa_read;
3400                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read =
3401                         gen7_oa_hw_tail_read;
3402
3403                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = hsw_oa_formats;
3404         } else if (HAS_LOGICAL_RING_CONTEXTS(dev_priv)) {
3405                 /* Note: that although we could theoretically also support the
3406                  * legacy ringbuffer mode on BDW (and earlier iterations of
3407                  * this driver, before upstreaming did this) it didn't seem
3408                  * worth the complexity to maintain now that BDW+ enable
3409                  * execlist mode by default.
3410                  */
3411                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = gen8_plus_oa_formats;
3412
3413                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
3414                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
3415                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen8_oa_read;
3416                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
3417
3418                 if (IS_GEN8(dev_priv) || IS_GEN9(dev_priv)) {
3419                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3420                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
3421                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3422                                 gen8_is_valid_mux_addr;
3423                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3424                                 gen8_is_valid_flex_addr;
3425
3426                         if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
3427                                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3428                                         chv_is_valid_mux_addr;
3429                         }
3430
3431                         dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3432                         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen8_disable_metric_set;
3433
3434                         if (IS_GEN8(dev_priv)) {
3435                                 dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x120;
3436                                 dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x2ce;
3437
3438                                 dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<25);
3439                         } else {
3440                                 dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3441                                 dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3442
3443                                 dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3444                         }
3445                 } else if (IS_GEN(dev_priv, 10, 11)) {
3446                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3447                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
3448                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3449                                 gen10_is_valid_mux_addr;
3450                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3451                                 gen8_is_valid_flex_addr;
3452
3453                         dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3454                         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen10_disable_metric_set;
3455
3456                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3457                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3458
3459                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3460                 }
3461         }
3462
3463         if (dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set) {
3464                 hrtimer_init(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
3465                                 CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3466                 dev_priv->perf.oa.poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
3467                 init_waitqueue_head(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
3468
3469                 INIT_LIST_HEAD(&dev_priv->perf.streams);
3470                 mutex_init(&dev_priv->perf.lock);
3471                 spin_lock_init(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock);
3472
3473                 oa_sample_rate_hard_limit = 1000 *
3474                         (INTEL_INFO(dev_priv)->cs_timestamp_frequency_khz / 2);
3475                 dev_priv->perf.sysctl_header = register_sysctl_table(dev_root);
3476
3477                 mutex_init(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3478                 idr_init(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3479
3480                 dev_priv->perf.initialized = true;
3481         }
3482 }
3483
3484 static int destroy_config(int id, void *p, void *data)
3485 {
3486         struct drm_i915_private *dev_priv = data;
3487         struct i915_oa_config *oa_config = p;
3488
3489         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3490
3491         return 0;
3492 }
3493
3494 /**
3495  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
3496  * @dev_priv: i915 device instance
3497  */
3498 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
3499 {
3500         if (!dev_priv->perf.initialized)
3501                 return;
3502
3503         idr_for_each(&dev_priv->perf.metrics_idr, destroy_config, dev_priv);
3504         idr_destroy(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3505
3506         unregister_sysctl_table(dev_priv->perf.sysctl_header);
3507
3508         memset(&dev_priv->perf.oa.ops, 0, sizeof(dev_priv->perf.oa.ops));
3509
3510         dev_priv->perf.initialized = false;
3511 }