Merge remote-tracking branches 'asoc/topic/cs35l35', 'asoc/topic/cs53l30', 'asoc...
[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
197 #include "i915_drv.h"
198 #include "i915_oa_hsw.h"
199
200 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
201  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
202  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
203  */
204 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
205
206 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
207
208 /* There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
209  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
210  * been written out to the OA buffer so far.
211  *
212  * Although this can be observed explicitly by checking for a zeroed report-id
213  * field in tail reports, it seems preferable to account for this earlier e.g.
214  * as part of the _oa_buffer_is_empty checks to minimize -EAGAIN polling cycles
215  * in this situation.
216  *
217  * To give time for the most recent reports to land before they may be copied to
218  * userspace, the driver operates as if the tail pointer effectively lags behind
219  * the HW tail pointer by 'tail_margin' bytes. The margin in bytes is calculated
220  * based on this constant in nanoseconds, the current OA sampling exponent
221  * and current report size.
222  *
223  * There is also a fallback check while reading to simply skip over reports with
224  * a zeroed report-id.
225  */
226 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
227
228 /* frequency for checking whether the OA unit has written new reports to the
229  * circular OA buffer...
230  */
231 #define POLL_FREQUENCY 200
232 #define POLL_PERIOD (NSEC_PER_SEC / POLL_FREQUENCY)
233
234 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
235 static int zero;
236 static int one = 1;
237 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
238
239 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
240  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
241  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
242  *
243  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
244  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
245  * overflow in OA report timestamps.
246  */
247 #define OA_EXPONENT_MAX 31
248
249 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
250
251
252 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
253  *
254  * 160ns is the smallest sampling period we can theoretically program the OA
255  * unit with on Haswell, corresponding to 6.25MHz.
256  */
257 static int oa_sample_rate_hard_limit = 6250000;
258
259 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
260  * allow that by default unless root...
261  *
262  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
263  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
264  */
265 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
266
267 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
268  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
269  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
270  */
271 static struct i915_oa_format hsw_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
272         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
273         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
274         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
275         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
276         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
277         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
278         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
279         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
280 };
281
282 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
283
284 /**
285  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
286  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
287  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
288  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
289  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
290  * @oa_format: An OA unit HW report format
291  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
292  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
293  *
294  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
295  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
296  * which starts out zero initialized.
297  */
298 struct perf_open_properties {
299         u32 sample_flags;
300
301         u64 single_context:1;
302         u64 ctx_handle;
303
304         /* OA sampling state */
305         int metrics_set;
306         int oa_format;
307         bool oa_periodic;
308         int oa_period_exponent;
309 };
310
311 /* NB: This is either called via fops or the poll check hrtimer (atomic ctx)
312  *
313  * It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is only
314  * called while the stream is enabled, while the global OA configuration can't
315  * be modified.
316  *
317  * Note: we don't lock around the head/tail reads even though there's the slim
318  * possibility of read() fop errors forcing a re-init of the OA buffer
319  * pointers.  A race here could result in a false positive !empty status which
320  * is acceptable.
321  */
322 static bool gen7_oa_buffer_is_empty_fop_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv)
323 {
324         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
325         u32 oastatus2 = I915_READ(GEN7_OASTATUS2);
326         u32 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
327         u32 head = oastatus2 & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK;
328         u32 tail = oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
329
330         return OA_TAKEN(tail, head) <
331                 dev_priv->perf.oa.tail_margin + report_size;
332 }
333
334 /**
335  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
336  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
337  * @buf: destination buffer given by userspace
338  * @count: the number of bytes userspace wants to read
339  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
340  * @type: The kind of status to report to userspace
341  *
342  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
343  * into the userspace read() buffer.
344  *
345  * The @buf @offset will only be updated on success.
346  *
347  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
348  */
349 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
350                             char __user *buf,
351                             size_t count,
352                             size_t *offset,
353                             enum drm_i915_perf_record_type type)
354 {
355         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
356
357         if ((count - *offset) < header.size)
358                 return -ENOSPC;
359
360         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
361                 return -EFAULT;
362
363         (*offset) += header.size;
364
365         return 0;
366 }
367
368 /**
369  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
370  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
371  * @buf: destination buffer given by userspace
372  * @count: the number of bytes userspace wants to read
373  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
374  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
375  *
376  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
377  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
378  * function copies the requested components of a single sample to the given
379  * read() @buf.
380  *
381  * The @buf @offset will only be updated on success.
382  *
383  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
384  */
385 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
386                             char __user *buf,
387                             size_t count,
388                             size_t *offset,
389                             const u8 *report)
390 {
391         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
392         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
393         struct drm_i915_perf_record_header header;
394         u32 sample_flags = stream->sample_flags;
395
396         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
397         header.pad = 0;
398         header.size = stream->sample_size;
399
400         if ((count - *offset) < header.size)
401                 return -ENOSPC;
402
403         buf += *offset;
404         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
405                 return -EFAULT;
406         buf += sizeof(header);
407
408         if (sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) {
409                 if (copy_to_user(buf, report, report_size))
410                         return -EFAULT;
411         }
412
413         (*offset) += header.size;
414
415         return 0;
416 }
417
418 /**
419  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
420  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
421  * @buf: destination buffer given by userspace
422  * @count: the number of bytes userspace wants to read
423  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
424  * @head_ptr: (inout): the current oa buffer cpu read position
425  * @tail: the current oa buffer gpu write position
426  *
427  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
428  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
429  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
430  * to decide if the error should be squashed before returning to
431  * userspace.
432  *
433  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
434  * tail, so the head chases the tail?... If you think that's mad
435  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
436  * Gen PRM naming convention.
437  *
438  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
439  */
440 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
441                                   char __user *buf,
442                                   size_t count,
443                                   size_t *offset,
444                                   u32 *head_ptr,
445                                   u32 tail)
446 {
447         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
448         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
449         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
450         int tail_margin = dev_priv->perf.oa.tail_margin;
451         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
452         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
453         u32 head;
454         u32 taken;
455         int ret = 0;
456
457         if (WARN_ON(!stream->enabled))
458                 return -EIO;
459
460         head = *head_ptr - gtt_offset;
461         tail -= gtt_offset;
462
463         /* The OA unit is expected to wrap the tail pointer according to the OA
464          * buffer size and since we should never write a misaligned head
465          * pointer we don't expect to read one back either...
466          */
467         if (tail > OA_BUFFER_SIZE || head > OA_BUFFER_SIZE ||
468             head % report_size) {
469                 DRM_ERROR("Inconsistent OA buffer pointer (head = %u, tail = %u): force restart\n",
470                           head, tail);
471                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
472                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
473                 *head_ptr = I915_READ(GEN7_OASTATUS2) &
474                         GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK;
475                 return -EIO;
476         }
477
478
479         /* The tail pointer increases in 64 byte increments, not in report_size
480          * steps...
481          */
482         tail &= ~(report_size - 1);
483
484         /* Move the tail pointer back by the current tail_margin to account for
485          * the possibility that the latest reports may not have really landed
486          * in memory yet...
487          */
488
489         if (OA_TAKEN(tail, head) < report_size + tail_margin)
490                 return -EAGAIN;
491
492         tail -= tail_margin;
493         tail &= mask;
494
495         for (/* none */;
496              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
497              head = (head + report_size) & mask) {
498                 u8 *report = oa_buf_base + head;
499                 u32 *report32 = (void *)report;
500
501                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
502                  * size so we never expect to see a report split
503                  * between the beginning and end of the buffer.
504                  *
505                  * Given the initial alignment check a misalignment
506                  * here would imply a driver bug that would result
507                  * in an overrun.
508                  */
509                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
510                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
511                         break;
512                 }
513
514                 /* The report-ID field for periodic samples includes
515                  * some undocumented flags related to what triggered
516                  * the report and is never expected to be zero so we
517                  * can check that the report isn't invalid before
518                  * copying it to userspace...
519                  */
520                 if (report32[0] == 0) {
521                         DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
522                         continue;
523                 }
524
525                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
526                 if (ret)
527                         break;
528
529                 /* The above report-id field sanity check is based on
530                  * the assumption that the OA buffer is initially
531                  * zeroed and we reset the field after copying so the
532                  * check is still meaningful once old reports start
533                  * being overwritten.
534                  */
535                 report32[0] = 0;
536         }
537
538         *head_ptr = gtt_offset + head;
539
540         return ret;
541 }
542
543 /**
544  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
545  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
546  * @buf: destination buffer given by userspace
547  * @count: the number of bytes userspace wants to read
548  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
549  *
550  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
551  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
552  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
553  *
554  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
555  * the userspace buffer.
556  *
557  * Returns: zero on success or a negative error code
558  */
559 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
560                         char __user *buf,
561                         size_t count,
562                         size_t *offset)
563 {
564         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
565         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
566         u32 oastatus2;
567         u32 oastatus1;
568         u32 head;
569         u32 tail;
570         int ret;
571
572         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
573                 return -EIO;
574
575         oastatus2 = I915_READ(GEN7_OASTATUS2);
576         oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
577
578         head = oastatus2 & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK;
579         tail = oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
580
581         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
582          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
583          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
584          * that have already been reported to userspace.
585          */
586         oastatus1 &= ~dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1;
587
588         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
589          *
590          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
591          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
592          *   which will start to report a near-empty buffer after an
593          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
594          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
595          *   the state again.
596          *
597          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
598          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
599          *   reports when copying to userspace that assume new reports
600          *   are being written to cleared memory.
601          *
602          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
603          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
604          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
605          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
606          *   now.
607          */
608         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
609                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
610                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
611                 if (ret)
612                         return ret;
613
614                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow: force restart\n");
615
616                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
617                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
618
619                 oastatus2 = I915_READ(GEN7_OASTATUS2);
620                 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
621
622                 head = oastatus2 & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK;
623                 tail = oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
624         }
625
626         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
627                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
628                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
629                 if (ret)
630                         return ret;
631                 dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 |=
632                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
633         }
634
635         ret = gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset,
636                                      &head, tail);
637
638         /* All the report sizes are a power of two and the
639          * head should always be incremented by some multiple
640          * of the report size.
641          *
642          * A warning here, but notably if we later read back a
643          * misaligned pointer we will treat that as a bug since
644          * it could lead to a buffer overrun.
645          */
646         WARN_ONCE(head & (report_size - 1),
647                   "i915: Writing misaligned OA head pointer");
648
649         /* Note: we update the head pointer here even if an error
650          * was returned since the error may represent a short read
651          * where some some reports were successfully copied.
652          */
653         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
654                    ((head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
655                     OA_MEM_SELECT_GGTT));
656
657         return ret;
658 }
659
660 /**
661  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
662  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
663  *
664  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
665  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
666  * OA buffer and wakes us.
667  *
668  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
669  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
670  * really data ready for userspace yet.
671  *
672  * Returns: zero on success or a negative error code
673  */
674 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
675 {
676         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
677
678         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
679         if (!dev_priv->perf.oa.periodic)
680                 return -EIO;
681
682         /* Note: the oa_buffer_is_empty() condition is ok to run unlocked as it
683          * just performs mmio reads of the OA buffer head + tail pointers and
684          * it's assumed we're handling some operation that implies the stream
685          * can't be destroyed until completion (such as a read()) that ensures
686          * the device + OA buffer can't disappear
687          */
688         return wait_event_interruptible(dev_priv->perf.oa.poll_wq,
689                                         !dev_priv->perf.oa.ops.oa_buffer_is_empty(dev_priv));
690 }
691
692 /**
693  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
694  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
695  * @file: An i915 perf stream file
696  * @wait: poll() state table
697  *
698  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
699  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
700  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
701  */
702 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
703                               struct file *file,
704                               poll_table *wait)
705 {
706         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
707
708         poll_wait(file, &dev_priv->perf.oa.poll_wq, wait);
709 }
710
711 /**
712  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
713  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
714  * @buf: destination buffer given by userspace
715  * @count: the number of bytes userspace wants to read
716  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
717  *
718  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
719  * the userspace buffer.
720  *
721  * Returns: zero on success or a negative error code
722  */
723 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
724                         char __user *buf,
725                         size_t count,
726                         size_t *offset)
727 {
728         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
729
730         return dev_priv->perf.oa.ops.read(stream, buf, count, offset);
731 }
732
733 /**
734  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
735  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
736  *
737  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
738  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
739  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
740  *
741  * Returns: zero on success or a negative error code
742  */
743 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
744 {
745         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
746         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
747         int ret;
748
749         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
750         if (ret)
751                 return ret;
752
753         /* As the ID is the gtt offset of the context's vma we pin
754          * the vma to ensure the ID remains fixed.
755          *
756          * NB: implied RCS engine...
757          */
758         ret = engine->context_pin(engine, stream->ctx);
759         if (ret)
760                 goto unlock;
761
762         /* Explicitly track the ID (instead of calling i915_ggtt_offset()
763          * on the fly) considering the difference with gen8+ and
764          * execlists
765          */
766         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id =
767                 i915_ggtt_offset(stream->ctx->engine[engine->id].state);
768
769 unlock:
770         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
771
772         return ret;
773 }
774
775 /**
776  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
777  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
778  *
779  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
780  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
781  */
782 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
783 {
784         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
785         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
786
787         mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
788
789         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
790         engine->context_unpin(engine, stream->ctx);
791
792         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
793 }
794
795 static void
796 free_oa_buffer(struct drm_i915_private *i915)
797 {
798         mutex_lock(&i915->drm.struct_mutex);
799
800         i915_gem_object_unpin_map(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
801         i915_vma_unpin(i915->perf.oa.oa_buffer.vma);
802         i915_gem_object_put(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
803
804         i915->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
805         i915->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
806
807         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
808 }
809
810 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
811 {
812         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
813
814         BUG_ON(stream != dev_priv->perf.oa.exclusive_stream);
815
816         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
817
818         free_oa_buffer(dev_priv);
819
820         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
821         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
822
823         if (stream->ctx)
824                 oa_put_render_ctx_id(stream);
825
826         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
827 }
828
829 static void gen7_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
830 {
831         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
832
833         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
834          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
835          */
836         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2, gtt_offset | OA_MEM_SELECT_GGTT); /* head */
837         I915_WRITE(GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
838         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS1, gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M); /* tail */
839
840         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
841          * already seen since they can't be cleared while periodic
842          * sampling is enabled.
843          */
844         dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 = 0;
845
846         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
847          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
848          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
849          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
850          *
851          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
852          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
853          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
854          * the assumption that new reports are being written to zeroed
855          * memory...
856          */
857         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
858
859         /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
860          * concurrent streams in the future.
861          */
862         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
863 }
864
865 static int alloc_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
866 {
867         struct drm_i915_gem_object *bo;
868         struct i915_vma *vma;
869         int ret;
870
871         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma))
872                 return -ENODEV;
873
874         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
875         if (ret)
876                 return ret;
877
878         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
879         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
880
881         bo = i915_gem_object_create(dev_priv, OA_BUFFER_SIZE);
882         if (IS_ERR(bo)) {
883                 DRM_ERROR("Failed to allocate OA buffer\n");
884                 ret = PTR_ERR(bo);
885                 goto unlock;
886         }
887
888         ret = i915_gem_object_set_cache_level(bo, I915_CACHE_LLC);
889         if (ret)
890                 goto err_unref;
891
892         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
893         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
894         if (IS_ERR(vma)) {
895                 ret = PTR_ERR(vma);
896                 goto err_unref;
897         }
898         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = vma;
899
900         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr =
901                 i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
902         if (IS_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr)) {
903                 ret = PTR_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
904                 goto err_unpin;
905         }
906
907         dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer(dev_priv);
908
909         DRM_DEBUG_DRIVER("OA Buffer initialized, gtt offset = 0x%x, vaddr = %p\n",
910                          i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma),
911                          dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
912
913         goto unlock;
914
915 err_unpin:
916         __i915_vma_unpin(vma);
917
918 err_unref:
919         i915_gem_object_put(bo);
920
921         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
922         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
923
924 unlock:
925         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
926         return ret;
927 }
928
929 static void config_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
930                            const struct i915_oa_reg *regs,
931                            int n_regs)
932 {
933         int i;
934
935         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
936                 const struct i915_oa_reg *reg = regs + i;
937
938                 I915_WRITE(reg->addr, reg->value);
939         }
940 }
941
942 static int hsw_enable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
943 {
944         int ret = i915_oa_select_metric_set_hsw(dev_priv);
945
946         if (ret)
947                 return ret;
948
949         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) |
950                                       GT_NOA_ENABLE));
951
952         /* PRM:
953          *
954          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
955          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
956          * unable to count the events from non-render clock domain.
957          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
958          * count the events from non-render domain. Unit level clock
959          * gating for RCS should also be disabled.
960          */
961         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) &
962                                     ~GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
963         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) |
964                                   GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
965
966         config_oa_regs(dev_priv, dev_priv->perf.oa.mux_regs,
967                        dev_priv->perf.oa.mux_regs_len);
968
969         /* It apparently takes a fairly long time for a new MUX
970          * configuration to be be applied after these register writes.
971          * This delay duration was derived empirically based on the
972          * render_basic config but hopefully it covers the maximum
973          * configuration latency.
974          *
975          * As a fallback, the checks in _append_oa_reports() to skip
976          * invalid OA reports do also seem to work to discard reports
977          * generated before this config has completed - albeit not
978          * silently.
979          *
980          * Unfortunately this is essentially a magic number, since we
981          * don't currently know of a reliable mechanism for predicting
982          * how long the MUX config will take to apply and besides
983          * seeing invalid reports we don't know of a reliable way to
984          * explicitly check that the MUX config has landed.
985          *
986          * It's even possible we've miss characterized the underlying
987          * problem - it just seems like the simplest explanation why
988          * a delay at this location would mitigate any invalid reports.
989          */
990         usleep_range(15000, 20000);
991
992         config_oa_regs(dev_priv, dev_priv->perf.oa.b_counter_regs,
993                        dev_priv->perf.oa.b_counter_regs_len);
994
995         return 0;
996 }
997
998 static void hsw_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
999 {
1000         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) &
1001                                   ~GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1002         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) |
1003                                     GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1004
1005         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1006                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1007 }
1008
1009 static void gen7_update_oacontrol_locked(struct drm_i915_private *dev_priv)
1010 {
1011         assert_spin_locked(&dev_priv->perf.hook_lock);
1012
1013         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->enabled) {
1014                 struct i915_gem_context *ctx =
1015                         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx;
1016                 u32 ctx_id = dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id;
1017
1018                 bool periodic = dev_priv->perf.oa.periodic;
1019                 u32 period_exponent = dev_priv->perf.oa.period_exponent;
1020                 u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1021
1022                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL,
1023                            (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
1024                            (period_exponent <<
1025                             GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1026                            (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
1027                            (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
1028                            (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
1029                            GEN7_OACONTROL_ENABLE);
1030         } else
1031                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1032 }
1033
1034 static void gen7_oa_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1035 {
1036         unsigned long flags;
1037
1038         /* Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1039          *
1040          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1041          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1042          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1043          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1044          * memory which this helps maintains.
1045          */
1046         gen7_init_oa_buffer(dev_priv);
1047
1048         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.hook_lock, flags);
1049         gen7_update_oacontrol_locked(dev_priv);
1050         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.hook_lock, flags);
1051 }
1052
1053 /**
1054  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
1055  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1056  *
1057  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
1058  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
1059  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
1060  * during a read() or poll()).
1061  */
1062 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1063 {
1064         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1065
1066         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
1067
1068         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1069                 hrtimer_start(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
1070                               ns_to_ktime(POLL_PERIOD),
1071                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
1072 }
1073
1074 static void gen7_oa_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1075 {
1076         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1077 }
1078
1079 /**
1080  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
1081  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1082  *
1083  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
1084  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
1085  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
1086  */
1087 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1088 {
1089         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1090
1091         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
1092
1093         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1094                 hrtimer_cancel(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer);
1095 }
1096
1097 static u64 oa_exponent_to_ns(struct drm_i915_private *dev_priv, int exponent)
1098 {
1099         return div_u64(1000000000ULL * (2ULL << exponent),
1100                        dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency);
1101 }
1102
1103 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
1104         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
1105         .enable = i915_oa_stream_enable,
1106         .disable = i915_oa_stream_disable,
1107         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
1108         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
1109         .read = i915_oa_read,
1110 };
1111
1112 /**
1113  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
1114  * @stream: An i915 perf stream
1115  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
1116  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
1117  *
1118  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
1119  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
1120  *
1121  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
1122  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
1123  * properties are OK.
1124  *
1125  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
1126  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
1127  *
1128  * Returns: zero on success or a negative error code.
1129  */
1130 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
1131                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
1132                                struct perf_open_properties *props)
1133 {
1134         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1135         int format_size;
1136         int ret;
1137
1138         /* If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
1139          * reason then don't let userspace try their luck with config
1140          * IDs
1141          */
1142         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
1143                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
1144                 return -EINVAL;
1145         }
1146
1147         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)) {
1148                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
1149                 return -EINVAL;
1150         }
1151
1152         if (!dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer) {
1153                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
1154                 return -ENODEV;
1155         }
1156
1157         /* To avoid the complexity of having to accurately filter
1158          * counter reports and marshal to the appropriate client
1159          * we currently only allow exclusive access
1160          */
1161         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream) {
1162                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
1163                 return -EBUSY;
1164         }
1165
1166         if (!props->metrics_set) {
1167                 DRM_DEBUG("OA metric set not specified\n");
1168                 return -EINVAL;
1169         }
1170
1171         if (!props->oa_format) {
1172                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
1173                 return -EINVAL;
1174         }
1175
1176         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
1177
1178         format_size = dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].size;
1179
1180         stream->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
1181         stream->sample_size += format_size;
1182
1183         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size = format_size;
1184         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size == 0))
1185                 return -EINVAL;
1186
1187         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format =
1188                 dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].format;
1189
1190         dev_priv->perf.oa.metrics_set = props->metrics_set;
1191
1192         dev_priv->perf.oa.periodic = props->oa_periodic;
1193         if (dev_priv->perf.oa.periodic) {
1194                 u32 tail;
1195
1196                 dev_priv->perf.oa.period_exponent = props->oa_period_exponent;
1197
1198                 /* See comment for OA_TAIL_MARGIN_NSEC for details
1199                  * about this tail_margin...
1200                  */
1201                 tail = div64_u64(OA_TAIL_MARGIN_NSEC,
1202                                  oa_exponent_to_ns(dev_priv,
1203                                                    props->oa_period_exponent));
1204                 dev_priv->perf.oa.tail_margin = (tail + 1) * format_size;
1205         }
1206
1207         if (stream->ctx) {
1208                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
1209                 if (ret)
1210                         return ret;
1211         }
1212
1213         ret = alloc_oa_buffer(dev_priv);
1214         if (ret)
1215                 goto err_oa_buf_alloc;
1216
1217         /* PRM - observability performance counters:
1218          *
1219          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
1220          *
1221          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
1222          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
1223          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
1224          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
1225          *
1226          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
1227          *   references will effectively disable RC6.
1228          */
1229         intel_runtime_pm_get(dev_priv);
1230         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1231
1232         ret = dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set(dev_priv);
1233         if (ret)
1234                 goto err_enable;
1235
1236         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
1237
1238         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = stream;
1239
1240         return 0;
1241
1242 err_enable:
1243         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1244         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
1245         free_oa_buffer(dev_priv);
1246
1247 err_oa_buf_alloc:
1248         if (stream->ctx)
1249                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1250
1251         return ret;
1252 }
1253
1254 /**
1255  * i915_perf_read_locked - &i915_perf_stream_ops->read with error normalisation
1256  * @stream: An i915 perf stream
1257  * @file: An i915 perf stream file
1258  * @buf: destination buffer given by userspace
1259  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1260  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
1261  *
1262  * Besides wrapping &i915_perf_stream_ops->read this provides a common place to
1263  * ensure that if we've successfully copied any data then reporting that takes
1264  * precedence over any internal error status, so the data isn't lost.
1265  *
1266  * For example ret will be -ENOSPC whenever there is more buffered data than
1267  * can be copied to userspace, but that's only interesting if we weren't able
1268  * to copy some data because it implies the userspace buffer is too small to
1269  * receive a single record (and we never split records).
1270  *
1271  * Another case with ret == -EFAULT is more of a grey area since it would seem
1272  * like bad form for userspace to ask us to overrun its buffer, but the user
1273  * knows best:
1274  *
1275  *   http://yarchive.net/comp/linux/partial_reads_writes.html
1276  *
1277  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
1278  */
1279 static ssize_t i915_perf_read_locked(struct i915_perf_stream *stream,
1280                                      struct file *file,
1281                                      char __user *buf,
1282                                      size_t count,
1283                                      loff_t *ppos)
1284 {
1285         /* Note we keep the offset (aka bytes read) separate from any
1286          * error status so that the final check for whether we return
1287          * the bytes read with a higher precedence than any error (see
1288          * comment below) doesn't need to be handled/duplicated in
1289          * stream->ops->read() implementations.
1290          */
1291         size_t offset = 0;
1292         int ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
1293
1294         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
1295 }
1296
1297 /**
1298  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
1299  * @file: An i915 perf stream file
1300  * @buf: destination buffer given by userspace
1301  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1302  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
1303  *
1304  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
1305  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
1306  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
1307  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
1308  *
1309  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
1310  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
1311  * while reading.
1312  *
1313  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
1314  */
1315 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
1316                               char __user *buf,
1317                               size_t count,
1318                               loff_t *ppos)
1319 {
1320         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
1321         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1322         ssize_t ret;
1323
1324         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
1325          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
1326          * to a deadlock for blocking file descriptors...
1327          */
1328         if (!stream->enabled)
1329                 return -EIO;
1330
1331         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
1332                 /* There's the small chance of false positives from
1333                  * stream->ops->wait_unlocked.
1334                  *
1335                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
1336                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
1337                  * any reports really belong to the current context
1338                  */
1339                 do {
1340                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
1341                         if (ret)
1342                                 return ret;
1343
1344                         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1345                         ret = i915_perf_read_locked(stream, file,
1346                                                     buf, count, ppos);
1347                         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1348                 } while (ret == -EAGAIN);
1349         } else {
1350                 mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1351                 ret = i915_perf_read_locked(stream, file, buf, count, ppos);
1352                 mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1353         }
1354
1355         if (ret >= 0) {
1356                 /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1357                  * concurrent streams in the future.
1358                  */
1359                 dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1360         }
1361
1362         return ret;
1363 }
1364
1365 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
1366 {
1367         struct drm_i915_private *dev_priv =
1368                 container_of(hrtimer, typeof(*dev_priv),
1369                              perf.oa.poll_check_timer);
1370
1371         if (!dev_priv->perf.oa.ops.oa_buffer_is_empty(dev_priv)) {
1372                 dev_priv->perf.oa.pollin = true;
1373                 wake_up(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
1374         }
1375
1376         hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(POLL_PERIOD));
1377
1378         return HRTIMER_RESTART;
1379 }
1380
1381 /**
1382  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
1383  * @dev_priv: i915 device instance
1384  * @stream: An i915 perf stream
1385  * @file: An i915 perf stream file
1386  * @wait: poll() state table
1387  *
1388  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
1389  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
1390  * will be woken for new stream data.
1391  *
1392  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
1393  * with any non-file-operation driver hooks.
1394  *
1395  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
1396  */
1397 static unsigned int i915_perf_poll_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
1398                                           struct i915_perf_stream *stream,
1399                                           struct file *file,
1400                                           poll_table *wait)
1401 {
1402         unsigned int events = 0;
1403
1404         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
1405
1406         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
1407          * here since this path may be very hot depending on what else
1408          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
1409          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
1410          * samples to read.
1411          */
1412         if (dev_priv->perf.oa.pollin)
1413                 events |= POLLIN;
1414
1415         return events;
1416 }
1417
1418 /**
1419  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
1420  * @file: An i915 perf stream file
1421  * @wait: poll() state table
1422  *
1423  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
1424  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
1425  * data.
1426  *
1427  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
1428  *
1429  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
1430  */
1431 static unsigned int i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
1432 {
1433         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
1434         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1435         int ret;
1436
1437         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1438         ret = i915_perf_poll_locked(dev_priv, stream, file, wait);
1439         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1440
1441         return ret;
1442 }
1443
1444 /**
1445  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
1446  * @stream: A disabled i915 perf stream
1447  *
1448  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
1449  *
1450  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
1451  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
1452  * buffered data.
1453  */
1454 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
1455 {
1456         if (stream->enabled)
1457                 return;
1458
1459         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
1460         stream->enabled = true;
1461
1462         if (stream->ops->enable)
1463                 stream->ops->enable(stream);
1464 }
1465
1466 /**
1467  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
1468  * @stream: An enabled i915 perf stream
1469  *
1470  * Disables the associated capture of data for this stream.
1471  *
1472  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
1473  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
1474  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
1475  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
1476  *
1477  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
1478  * to attempt to read from the stream (-EIO).
1479  */
1480 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
1481 {
1482         if (!stream->enabled)
1483                 return;
1484
1485         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
1486         stream->enabled = false;
1487
1488         if (stream->ops->disable)
1489                 stream->ops->disable(stream);
1490 }
1491
1492 /**
1493  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
1494  * @stream: An i915 perf stream
1495  * @cmd: the ioctl request
1496  * @arg: the ioctl data
1497  *
1498  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
1499  * with any non-file-operation driver hooks.
1500  *
1501  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
1502  * an unknown ioctl request.
1503  */
1504 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
1505                                    unsigned int cmd,
1506                                    unsigned long arg)
1507 {
1508         switch (cmd) {
1509         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
1510                 i915_perf_enable_locked(stream);
1511                 return 0;
1512         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
1513                 i915_perf_disable_locked(stream);
1514                 return 0;
1515         }
1516
1517         return -EINVAL;
1518 }
1519
1520 /**
1521  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
1522  * @file: An i915 perf stream file
1523  * @cmd: the ioctl request
1524  * @arg: the ioctl data
1525  *
1526  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
1527  *
1528  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
1529  * an unknown ioctl request.
1530  */
1531 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
1532                             unsigned int cmd,
1533                             unsigned long arg)
1534 {
1535         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
1536         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1537         long ret;
1538
1539         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1540         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
1541         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1542
1543         return ret;
1544 }
1545
1546 /**
1547  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
1548  * @stream: An i915 perf stream
1549  *
1550  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
1551  * any associated data capture in the process.
1552  *
1553  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
1554  * with any non-file-operation driver hooks.
1555  */
1556 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
1557 {
1558         if (stream->enabled)
1559                 i915_perf_disable_locked(stream);
1560
1561         if (stream->ops->destroy)
1562                 stream->ops->destroy(stream);
1563
1564         list_del(&stream->link);
1565
1566         if (stream->ctx)
1567                 i915_gem_context_put_unlocked(stream->ctx);
1568
1569         kfree(stream);
1570 }
1571
1572 /**
1573  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
1574  * @inode: anonymous inode associated with file
1575  * @file: An i915 perf stream file
1576  *
1577  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
1578  *
1579  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
1580  *
1581  * Returns: zero on success or a negative error code.
1582  */
1583 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
1584 {
1585         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
1586         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1587
1588         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1589         i915_perf_destroy_locked(stream);
1590         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1591
1592         return 0;
1593 }
1594
1595
1596 static const struct file_operations fops = {
1597         .owner          = THIS_MODULE,
1598         .llseek         = no_llseek,
1599         .release        = i915_perf_release,
1600         .poll           = i915_perf_poll,
1601         .read           = i915_perf_read,
1602         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
1603 };
1604
1605
1606 static struct i915_gem_context *
1607 lookup_context(struct drm_i915_private *dev_priv,
1608                struct drm_i915_file_private *file_priv,
1609                u32 ctx_user_handle)
1610 {
1611         struct i915_gem_context *ctx;
1612         int ret;
1613
1614         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1615         if (ret)
1616                 return ERR_PTR(ret);
1617
1618         ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_user_handle);
1619         if (!IS_ERR(ctx))
1620                 i915_gem_context_get(ctx);
1621
1622         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1623
1624         return ctx;
1625 }
1626
1627 /**
1628  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
1629  * @dev_priv: i915 device instance
1630  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
1631  * @props: individually validated u64 property value pairs
1632  * @file: drm file
1633  *
1634  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
1635  *
1636  * Implements further stream config validation and stream initialization on
1637  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &drm_i915_private->perf.lock mutex
1638  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
1639  *
1640  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
1641  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
1642  * sense.
1643  *
1644  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
1645  * config validation and stream initialization details will be handled by
1646  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
1647  * will be relevant to all stream types / backends.
1648  *
1649  * Returns: zero on success or a negative error code.
1650  */
1651 static int
1652 i915_perf_open_ioctl_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
1653                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
1654                             struct perf_open_properties *props,
1655                             struct drm_file *file)
1656 {
1657         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
1658         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
1659         unsigned long f_flags = 0;
1660         int stream_fd;
1661         int ret;
1662
1663         if (props->single_context) {
1664                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
1665                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
1666
1667                 specific_ctx = lookup_context(dev_priv, file_priv, ctx_handle);
1668                 if (IS_ERR(specific_ctx)) {
1669                         ret = PTR_ERR(specific_ctx);
1670                         if (ret != -EINTR)
1671                                 DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
1672                                           ctx_handle);
1673                         goto err;
1674                 }
1675         }
1676
1677         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
1678          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
1679          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
1680          * without CAP_SYS_ADMIN privileges.
1681          */
1682         if (!specific_ctx &&
1683             i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1684                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open system-wide i915 perf stream\n");
1685                 ret = -EACCES;
1686                 goto err_ctx;
1687         }
1688
1689         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
1690         if (!stream) {
1691                 ret = -ENOMEM;
1692                 goto err_ctx;
1693         }
1694
1695         stream->dev_priv = dev_priv;
1696         stream->ctx = specific_ctx;
1697
1698         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
1699         if (ret)
1700                 goto err_alloc;
1701
1702         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
1703          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
1704          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
1705          */
1706         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
1707                 ret = -ENODEV;
1708                 goto err_flags;
1709         }
1710
1711         list_add(&stream->link, &dev_priv->perf.streams);
1712
1713         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
1714                 f_flags |= O_CLOEXEC;
1715         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
1716                 f_flags |= O_NONBLOCK;
1717
1718         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
1719         if (stream_fd < 0) {
1720                 ret = stream_fd;
1721                 goto err_open;
1722         }
1723
1724         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
1725                 i915_perf_enable_locked(stream);
1726
1727         return stream_fd;
1728
1729 err_open:
1730         list_del(&stream->link);
1731 err_flags:
1732         if (stream->ops->destroy)
1733                 stream->ops->destroy(stream);
1734 err_alloc:
1735         kfree(stream);
1736 err_ctx:
1737         if (specific_ctx)
1738                 i915_gem_context_put_unlocked(specific_ctx);
1739 err:
1740         return ret;
1741 }
1742
1743 /**
1744  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
1745  * @dev_priv: i915 device instance
1746  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
1747  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
1748  * @props: The stream configuration built up while validating properties
1749  *
1750  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
1751  * validate that the combination of properties makes sense or that all
1752  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
1753  *
1754  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
1755  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
1756  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
1757  */
1758 static int read_properties_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv,
1759                                     u64 __user *uprops,
1760                                     u32 n_props,
1761                                     struct perf_open_properties *props)
1762 {
1763         u64 __user *uprop = uprops;
1764         int i;
1765
1766         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
1767
1768         if (!n_props) {
1769                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
1770                 return -EINVAL;
1771         }
1772
1773         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
1774          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
1775          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
1776          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
1777          * from userspace.
1778          */
1779         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
1780                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
1781                 return -EINVAL;
1782         }
1783
1784         for (i = 0; i < n_props; i++) {
1785                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
1786                 u64 id, value;
1787                 int ret;
1788
1789                 ret = get_user(id, uprop);
1790                 if (ret)
1791                         return ret;
1792
1793                 ret = get_user(value, uprop + 1);
1794                 if (ret)
1795                         return ret;
1796
1797                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
1798                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
1799                         return -EINVAL;
1800                 }
1801
1802                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
1803                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
1804                         props->single_context = 1;
1805                         props->ctx_handle = value;
1806                         break;
1807                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
1808                         props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
1809                         break;
1810                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
1811                         if (value == 0 ||
1812                             value > dev_priv->perf.oa.n_builtin_sets) {
1813                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
1814                                 return -EINVAL;
1815                         }
1816                         props->metrics_set = value;
1817                         break;
1818                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
1819                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
1820                                 DRM_DEBUG("Invalid OA report format\n");
1821                                 return -EINVAL;
1822                         }
1823                         if (!dev_priv->perf.oa.oa_formats[value].size) {
1824                                 DRM_DEBUG("Invalid OA report format\n");
1825                                 return -EINVAL;
1826                         }
1827                         props->oa_format = value;
1828                         break;
1829                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
1830                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
1831                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
1832                                          OA_EXPONENT_MAX);
1833                                 return -EINVAL;
1834                         }
1835
1836                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
1837                          * every 160ns but don't allow that by default unless
1838                          * root.
1839                          *
1840                          * On Haswell the period is derived from the exponent
1841                          * as:
1842                          *
1843                          *   period = 80ns * 2^(exponent + 1)
1844                          */
1845                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
1846                         oa_period = 80ull * (2ull << value);
1847
1848                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
1849                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
1850                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
1851                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
1852                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
1853                          */
1854                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
1855                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
1856                                 do_div(tmp, oa_period);
1857                                 oa_freq_hz = tmp;
1858                         } else
1859                                 oa_freq_hz = 0;
1860
1861                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate &&
1862                             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
1863                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without root privileges\n",
1864                                           i915_oa_max_sample_rate);
1865                                 return -EACCES;
1866                         }
1867
1868                         props->oa_periodic = true;
1869                         props->oa_period_exponent = value;
1870                         break;
1871                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
1872                         MISSING_CASE(id);
1873                         return -EINVAL;
1874                 }
1875
1876                 uprop += 2;
1877         }
1878
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 /**
1883  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
1884  * @dev: drm device
1885  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
1886  * @file: drm file
1887  *
1888  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
1889  * and an array of u64 key, value pair properties.
1890  *
1891  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
1892  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
1893  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
1894  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
1895  *
1896  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
1897  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_sem.
1898  *
1899  * Most of the implementation details are handled by
1900  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &drm_i915_private->perf.lock
1901  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
1902  *
1903  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
1904  * error code on failure.
1905  */
1906 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
1907                          struct drm_file *file)
1908 {
1909         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
1910         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
1911         struct perf_open_properties props;
1912         u32 known_open_flags;
1913         int ret;
1914
1915         if (!dev_priv->perf.initialized) {
1916                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
1917                 return -ENOTSUPP;
1918         }
1919
1920         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
1921                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
1922                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
1923         if (param->flags & ~known_open_flags) {
1924                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
1925                 return -EINVAL;
1926         }
1927
1928         ret = read_properties_unlocked(dev_priv,
1929                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
1930                                        param->num_properties,
1931                                        &props);
1932         if (ret)
1933                 return ret;
1934
1935         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1936         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(dev_priv, param, &props, file);
1937         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1938
1939         return ret;
1940 }
1941
1942 /**
1943  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
1944  * @dev_priv: i915 device instance
1945  *
1946  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
1947  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
1948  * used to open an i915-perf stream.
1949  */
1950 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *dev_priv)
1951 {
1952         if (!IS_HASWELL(dev_priv))
1953                 return;
1954
1955         if (!dev_priv->perf.initialized)
1956                 return;
1957
1958         /* To be sure we're synchronized with an attempted
1959          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
1960          * being exposed to userspace.
1961          */
1962         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
1963
1964         dev_priv->perf.metrics_kobj =
1965                 kobject_create_and_add("metrics",
1966                                        &dev_priv->drm.primary->kdev->kobj);
1967         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
1968                 goto exit;
1969
1970         if (i915_perf_register_sysfs_hsw(dev_priv)) {
1971                 kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
1972                 dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
1973         }
1974
1975 exit:
1976         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
1977 }
1978
1979 /**
1980  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
1981  * @dev_priv: i915 device instance
1982  *
1983  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
1984  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
1985  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
1986  * remaining state in i915_perf_fini().
1987  */
1988 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *dev_priv)
1989 {
1990         if (!IS_HASWELL(dev_priv))
1991                 return;
1992
1993         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
1994                 return;
1995
1996         i915_perf_unregister_sysfs_hsw(dev_priv);
1997
1998         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
1999         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2000 }
2001
2002 static struct ctl_table oa_table[] = {
2003         {
2004          .procname = "perf_stream_paranoid",
2005          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
2006          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
2007          .mode = 0644,
2008          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
2009          .extra1 = &zero,
2010          .extra2 = &one,
2011          },
2012         {
2013          .procname = "oa_max_sample_rate",
2014          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
2015          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
2016          .mode = 0644,
2017          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
2018          .extra1 = &zero,
2019          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
2020          },
2021         {}
2022 };
2023
2024 static struct ctl_table i915_root[] = {
2025         {
2026          .procname = "i915",
2027          .maxlen = 0,
2028          .mode = 0555,
2029          .child = oa_table,
2030          },
2031         {}
2032 };
2033
2034 static struct ctl_table dev_root[] = {
2035         {
2036          .procname = "dev",
2037          .maxlen = 0,
2038          .mode = 0555,
2039          .child = i915_root,
2040          },
2041         {}
2042 };
2043
2044 /**
2045  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module load
2046  * @dev_priv: i915 device instance
2047  *
2048  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
2049  *
2050  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
2051  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
2052  */
2053 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
2054 {
2055         if (!IS_HASWELL(dev_priv))
2056                 return;
2057
2058         hrtimer_init(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
2059                      CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2060         dev_priv->perf.oa.poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
2061         init_waitqueue_head(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
2062
2063         INIT_LIST_HEAD(&dev_priv->perf.streams);
2064         mutex_init(&dev_priv->perf.lock);
2065         spin_lock_init(&dev_priv->perf.hook_lock);
2066
2067         dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer = gen7_init_oa_buffer;
2068         dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
2069         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
2070         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
2071         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
2072         dev_priv->perf.oa.ops.read = gen7_oa_read;
2073         dev_priv->perf.oa.ops.oa_buffer_is_empty =
2074                 gen7_oa_buffer_is_empty_fop_unlocked;
2075
2076         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12500000;
2077
2078         dev_priv->perf.oa.oa_formats = hsw_oa_formats;
2079
2080         dev_priv->perf.oa.n_builtin_sets =
2081                 i915_oa_n_builtin_metric_sets_hsw;
2082
2083         dev_priv->perf.sysctl_header = register_sysctl_table(dev_root);
2084
2085         dev_priv->perf.initialized = true;
2086 }
2087
2088 /**
2089  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
2090  * @dev_priv: i915 device instance
2091  */
2092 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
2093 {
2094         if (!dev_priv->perf.initialized)
2095                 return;
2096
2097         unregister_sysctl_table(dev_priv->perf.sysctl_header);
2098
2099         memset(&dev_priv->perf.oa.ops, 0, sizeof(dev_priv->perf.oa.ops));
2100         dev_priv->perf.initialized = false;
2101 }