GNU Linux-libre 5.10.215-gnu1
[releases.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_request.c
1 /*
2  * Copyright © 2008-2015 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  */
24
25 #include <linux/dma-fence-array.h>
26 #include <linux/dma-fence-chain.h>
27 #include <linux/irq_work.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29 #include <linux/sched.h>
30 #include <linux/sched/clock.h>
31 #include <linux/sched/signal.h>
32
33 #include "gem/i915_gem_context.h"
34 #include "gt/intel_breadcrumbs.h"
35 #include "gt/intel_context.h"
36 #include "gt/intel_ring.h"
37 #include "gt/intel_rps.h"
38
39 #include "i915_active.h"
40 #include "i915_drv.h"
41 #include "i915_globals.h"
42 #include "i915_trace.h"
43 #include "intel_pm.h"
44
45 struct execute_cb {
46         struct irq_work work;
47         struct i915_sw_fence *fence;
48         void (*hook)(struct i915_request *rq, struct dma_fence *signal);
49         struct i915_request *signal;
50 };
51
52 static struct i915_global_request {
53         struct i915_global base;
54         struct kmem_cache *slab_requests;
55         struct kmem_cache *slab_execute_cbs;
56 } global;
57
58 static const char *i915_fence_get_driver_name(struct dma_fence *fence)
59 {
60         return dev_name(to_request(fence)->engine->i915->drm.dev);
61 }
62
63 static const char *i915_fence_get_timeline_name(struct dma_fence *fence)
64 {
65         const struct i915_gem_context *ctx;
66
67         /*
68          * The timeline struct (as part of the ppgtt underneath a context)
69          * may be freed when the request is no longer in use by the GPU.
70          * We could extend the life of a context to beyond that of all
71          * fences, possibly keeping the hw resource around indefinitely,
72          * or we just give them a false name. Since
73          * dma_fence_ops.get_timeline_name is a debug feature, the occasional
74          * lie seems justifiable.
75          */
76         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
77                 return "signaled";
78
79         ctx = i915_request_gem_context(to_request(fence));
80         if (!ctx)
81                 return "[" DRIVER_NAME "]";
82
83         return ctx->name;
84 }
85
86 static bool i915_fence_signaled(struct dma_fence *fence)
87 {
88         return i915_request_completed(to_request(fence));
89 }
90
91 static bool i915_fence_enable_signaling(struct dma_fence *fence)
92 {
93         return i915_request_enable_breadcrumb(to_request(fence));
94 }
95
96 static signed long i915_fence_wait(struct dma_fence *fence,
97                                    bool interruptible,
98                                    signed long timeout)
99 {
100         return i915_request_wait(to_request(fence),
101                                  interruptible | I915_WAIT_PRIORITY,
102                                  timeout);
103 }
104
105 struct kmem_cache *i915_request_slab_cache(void)
106 {
107         return global.slab_requests;
108 }
109
110 static void i915_fence_release(struct dma_fence *fence)
111 {
112         struct i915_request *rq = to_request(fence);
113
114         /*
115          * The request is put onto a RCU freelist (i.e. the address
116          * is immediately reused), mark the fences as being freed now.
117          * Otherwise the debugobjects for the fences are only marked as
118          * freed when the slab cache itself is freed, and so we would get
119          * caught trying to reuse dead objects.
120          */
121         i915_sw_fence_fini(&rq->submit);
122         i915_sw_fence_fini(&rq->semaphore);
123
124         /*
125          * Keep one request on each engine for reserved use under mempressure
126          *
127          * We do not hold a reference to the engine here and so have to be
128          * very careful in what rq->engine we poke. The virtual engine is
129          * referenced via the rq->context and we released that ref during
130          * i915_request_retire(), ergo we must not dereference a virtual
131          * engine here. Not that we would want to, as the only consumer of
132          * the reserved engine->request_pool is the power management parking,
133          * which must-not-fail, and that is only run on the physical engines.
134          *
135          * Since the request must have been executed to be have completed,
136          * we know that it will have been processed by the HW and will
137          * not be unsubmitted again, so rq->engine and rq->execution_mask
138          * at this point is stable. rq->execution_mask will be a single
139          * bit if the last and _only_ engine it could execution on was a
140          * physical engine, if it's multiple bits then it started on and
141          * could still be on a virtual engine. Thus if the mask is not a
142          * power-of-two we assume that rq->engine may still be a virtual
143          * engine and so a dangling invalid pointer that we cannot dereference
144          *
145          * For example, consider the flow of a bonded request through a virtual
146          * engine. The request is created with a wide engine mask (all engines
147          * that we might execute on). On processing the bond, the request mask
148          * is reduced to one or more engines. If the request is subsequently
149          * bound to a single engine, it will then be constrained to only
150          * execute on that engine and never returned to the virtual engine
151          * after timeslicing away, see __unwind_incomplete_requests(). Thus we
152          * know that if the rq->execution_mask is a single bit, rq->engine
153          * can be a physical engine with the exact corresponding mask.
154          */
155         if (is_power_of_2(rq->execution_mask) &&
156             !cmpxchg(&rq->engine->request_pool, NULL, rq))
157                 return;
158
159         kmem_cache_free(global.slab_requests, rq);
160 }
161
162 const struct dma_fence_ops i915_fence_ops = {
163         .get_driver_name = i915_fence_get_driver_name,
164         .get_timeline_name = i915_fence_get_timeline_name,
165         .enable_signaling = i915_fence_enable_signaling,
166         .signaled = i915_fence_signaled,
167         .wait = i915_fence_wait,
168         .release = i915_fence_release,
169 };
170
171 static void irq_execute_cb(struct irq_work *wrk)
172 {
173         struct execute_cb *cb = container_of(wrk, typeof(*cb), work);
174
175         i915_sw_fence_complete(cb->fence);
176         kmem_cache_free(global.slab_execute_cbs, cb);
177 }
178
179 static void irq_execute_cb_hook(struct irq_work *wrk)
180 {
181         struct execute_cb *cb = container_of(wrk, typeof(*cb), work);
182
183         cb->hook(container_of(cb->fence, struct i915_request, submit),
184                  &cb->signal->fence);
185         i915_request_put(cb->signal);
186
187         irq_execute_cb(wrk);
188 }
189
190 static __always_inline void
191 __notify_execute_cb(struct i915_request *rq, bool (*fn)(struct irq_work *wrk))
192 {
193         struct execute_cb *cb, *cn;
194
195         if (llist_empty(&rq->execute_cb))
196                 return;
197
198         llist_for_each_entry_safe(cb, cn,
199                                   llist_del_all(&rq->execute_cb),
200                                   work.llnode)
201                 fn(&cb->work);
202 }
203
204 static void __notify_execute_cb_irq(struct i915_request *rq)
205 {
206         __notify_execute_cb(rq, irq_work_queue);
207 }
208
209 static bool irq_work_imm(struct irq_work *wrk)
210 {
211         wrk->func(wrk);
212         return false;
213 }
214
215 static void __notify_execute_cb_imm(struct i915_request *rq)
216 {
217         __notify_execute_cb(rq, irq_work_imm);
218 }
219
220 static void free_capture_list(struct i915_request *request)
221 {
222         struct i915_capture_list *capture;
223
224         capture = fetch_and_zero(&request->capture_list);
225         while (capture) {
226                 struct i915_capture_list *next = capture->next;
227
228                 kfree(capture);
229                 capture = next;
230         }
231 }
232
233 static void __i915_request_fill(struct i915_request *rq, u8 val)
234 {
235         void *vaddr = rq->ring->vaddr;
236         u32 head;
237
238         head = rq->infix;
239         if (rq->postfix < head) {
240                 memset(vaddr + head, val, rq->ring->size - head);
241                 head = 0;
242         }
243         memset(vaddr + head, val, rq->postfix - head);
244 }
245
246 static void remove_from_engine(struct i915_request *rq)
247 {
248         struct intel_engine_cs *engine, *locked;
249
250         /*
251          * Virtual engines complicate acquiring the engine timeline lock,
252          * as their rq->engine pointer is not stable until under that
253          * engine lock. The simple ploy we use is to take the lock then
254          * check that the rq still belongs to the newly locked engine.
255          */
256         locked = READ_ONCE(rq->engine);
257         spin_lock_irq(&locked->active.lock);
258         while (unlikely(locked != (engine = READ_ONCE(rq->engine)))) {
259                 spin_unlock(&locked->active.lock);
260                 spin_lock(&engine->active.lock);
261                 locked = engine;
262         }
263         list_del_init(&rq->sched.link);
264
265         clear_bit(I915_FENCE_FLAG_PQUEUE, &rq->fence.flags);
266         clear_bit(I915_FENCE_FLAG_HOLD, &rq->fence.flags);
267
268         /* Prevent further __await_execution() registering a cb, then flush */
269         set_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &rq->fence.flags);
270
271         spin_unlock_irq(&locked->active.lock);
272
273         __notify_execute_cb_imm(rq);
274 }
275
276 bool i915_request_retire(struct i915_request *rq)
277 {
278         if (!i915_request_completed(rq))
279                 return false;
280
281         RQ_TRACE(rq, "\n");
282
283         GEM_BUG_ON(!i915_sw_fence_signaled(&rq->submit));
284         trace_i915_request_retire(rq);
285         i915_request_mark_complete(rq);
286
287         /*
288          * We know the GPU must have read the request to have
289          * sent us the seqno + interrupt, so use the position
290          * of tail of the request to update the last known position
291          * of the GPU head.
292          *
293          * Note this requires that we are always called in request
294          * completion order.
295          */
296         GEM_BUG_ON(!list_is_first(&rq->link,
297                                   &i915_request_timeline(rq)->requests));
298         if (IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_DEBUG_GEM))
299                 /* Poison before we release our space in the ring */
300                 __i915_request_fill(rq, POISON_FREE);
301         rq->ring->head = rq->postfix;
302
303         if (!i915_request_signaled(rq)) {
304                 spin_lock_irq(&rq->lock);
305                 dma_fence_signal_locked(&rq->fence);
306                 spin_unlock_irq(&rq->lock);
307         }
308
309         if (i915_request_has_waitboost(rq)) {
310                 GEM_BUG_ON(!atomic_read(&rq->engine->gt->rps.num_waiters));
311                 atomic_dec(&rq->engine->gt->rps.num_waiters);
312         }
313
314         /*
315          * We only loosely track inflight requests across preemption,
316          * and so we may find ourselves attempting to retire a _completed_
317          * request that we have removed from the HW and put back on a run
318          * queue.
319          *
320          * As we set I915_FENCE_FLAG_ACTIVE on the request, this should be
321          * after removing the breadcrumb and signaling it, so that we do not
322          * inadvertently attach the breadcrumb to a completed request.
323          */
324         remove_from_engine(rq);
325         GEM_BUG_ON(!llist_empty(&rq->execute_cb));
326
327         __list_del_entry(&rq->link); /* poison neither prev/next (RCU walks) */
328
329         intel_context_exit(rq->context);
330         intel_context_unpin(rq->context);
331
332         free_capture_list(rq);
333         i915_sched_node_fini(&rq->sched);
334         i915_request_put(rq);
335
336         return true;
337 }
338
339 void i915_request_retire_upto(struct i915_request *rq)
340 {
341         struct intel_timeline * const tl = i915_request_timeline(rq);
342         struct i915_request *tmp;
343
344         RQ_TRACE(rq, "\n");
345
346         GEM_BUG_ON(!i915_request_completed(rq));
347
348         do {
349                 tmp = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*tmp), link);
350         } while (i915_request_retire(tmp) && tmp != rq);
351 }
352
353 static struct i915_request * const *
354 __engine_active(struct intel_engine_cs *engine)
355 {
356         return READ_ONCE(engine->execlists.active);
357 }
358
359 static bool __request_in_flight(const struct i915_request *signal)
360 {
361         struct i915_request * const *port, *rq;
362         bool inflight = false;
363
364         if (!i915_request_is_ready(signal))
365                 return false;
366
367         /*
368          * Even if we have unwound the request, it may still be on
369          * the GPU (preempt-to-busy). If that request is inside an
370          * unpreemptible critical section, it will not be removed. Some
371          * GPU functions may even be stuck waiting for the paired request
372          * (__await_execution) to be submitted and cannot be preempted
373          * until the bond is executing.
374          *
375          * As we know that there are always preemption points between
376          * requests, we know that only the currently executing request
377          * may be still active even though we have cleared the flag.
378          * However, we can't rely on our tracking of ELSP[0] to know
379          * which request is currently active and so maybe stuck, as
380          * the tracking maybe an event behind. Instead assume that
381          * if the context is still inflight, then it is still active
382          * even if the active flag has been cleared.
383          *
384          * To further complicate matters, if there a pending promotion, the HW
385          * may either perform a context switch to the second inflight execlists,
386          * or it may switch to the pending set of execlists. In the case of the
387          * latter, it may send the ACK and we process the event copying the
388          * pending[] over top of inflight[], _overwriting_ our *active. Since
389          * this implies the HW is arbitrating and not struck in *active, we do
390          * not worry about complete accuracy, but we do require no read/write
391          * tearing of the pointer [the read of the pointer must be valid, even
392          * as the array is being overwritten, for which we require the writes
393          * to avoid tearing.]
394          *
395          * Note that the read of *execlists->active may race with the promotion
396          * of execlists->pending[] to execlists->inflight[], overwritting
397          * the value at *execlists->active. This is fine. The promotion implies
398          * that we received an ACK from the HW, and so the context is not
399          * stuck -- if we do not see ourselves in *active, the inflight status
400          * is valid. If instead we see ourselves being copied into *active,
401          * we are inflight and may signal the callback.
402          */
403         if (!intel_context_inflight(signal->context))
404                 return false;
405
406         rcu_read_lock();
407         for (port = __engine_active(signal->engine);
408              (rq = READ_ONCE(*port)); /* may race with promotion of pending[] */
409              port++) {
410                 if (rq->context == signal->context) {
411                         inflight = i915_seqno_passed(rq->fence.seqno,
412                                                      signal->fence.seqno);
413                         break;
414                 }
415         }
416         rcu_read_unlock();
417
418         return inflight;
419 }
420
421 static int
422 __await_execution(struct i915_request *rq,
423                   struct i915_request *signal,
424                   void (*hook)(struct i915_request *rq,
425                                struct dma_fence *signal),
426                   gfp_t gfp)
427 {
428         struct execute_cb *cb;
429
430         if (i915_request_is_active(signal)) {
431                 if (hook)
432                         hook(rq, &signal->fence);
433                 return 0;
434         }
435
436         cb = kmem_cache_alloc(global.slab_execute_cbs, gfp);
437         if (!cb)
438                 return -ENOMEM;
439
440         cb->fence = &rq->submit;
441         i915_sw_fence_await(cb->fence);
442         init_irq_work(&cb->work, irq_execute_cb);
443
444         if (hook) {
445                 cb->hook = hook;
446                 cb->signal = i915_request_get(signal);
447                 cb->work.func = irq_execute_cb_hook;
448         }
449
450         /*
451          * Register the callback first, then see if the signaler is already
452          * active. This ensures that if we race with the
453          * __notify_execute_cb from i915_request_submit() and we are not
454          * included in that list, we get a second bite of the cherry and
455          * execute it ourselves. After this point, a future
456          * i915_request_submit() will notify us.
457          *
458          * In i915_request_retire() we set the ACTIVE bit on a completed
459          * request (then flush the execute_cb). So by registering the
460          * callback first, then checking the ACTIVE bit, we serialise with
461          * the completed/retired request.
462          */
463         if (llist_add(&cb->work.llnode, &signal->execute_cb)) {
464                 if (i915_request_is_active(signal) ||
465                     __request_in_flight(signal))
466                         __notify_execute_cb_imm(signal);
467         }
468
469         return 0;
470 }
471
472 static bool fatal_error(int error)
473 {
474         switch (error) {
475         case 0: /* not an error! */
476         case -EAGAIN: /* innocent victim of a GT reset (__i915_request_reset) */
477         case -ETIMEDOUT: /* waiting for Godot (timer_i915_sw_fence_wake) */
478                 return false;
479         default:
480                 return true;
481         }
482 }
483
484 void __i915_request_skip(struct i915_request *rq)
485 {
486         GEM_BUG_ON(!fatal_error(rq->fence.error));
487
488         if (rq->infix == rq->postfix)
489                 return;
490
491         /*
492          * As this request likely depends on state from the lost
493          * context, clear out all the user operations leaving the
494          * breadcrumb at the end (so we get the fence notifications).
495          */
496         __i915_request_fill(rq, 0);
497         rq->infix = rq->postfix;
498 }
499
500 void i915_request_set_error_once(struct i915_request *rq, int error)
501 {
502         int old;
503
504         GEM_BUG_ON(!IS_ERR_VALUE((long)error));
505
506         if (i915_request_signaled(rq))
507                 return;
508
509         old = READ_ONCE(rq->fence.error);
510         do {
511                 if (fatal_error(old))
512                         return;
513         } while (!try_cmpxchg(&rq->fence.error, &old, error));
514 }
515
516 bool __i915_request_submit(struct i915_request *request)
517 {
518         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
519         bool result = false;
520
521         RQ_TRACE(request, "\n");
522
523         GEM_BUG_ON(!irqs_disabled());
524         lockdep_assert_held(&engine->active.lock);
525
526         /*
527          * With the advent of preempt-to-busy, we frequently encounter
528          * requests that we have unsubmitted from HW, but left running
529          * until the next ack and so have completed in the meantime. On
530          * resubmission of that completed request, we can skip
531          * updating the payload, and execlists can even skip submitting
532          * the request.
533          *
534          * We must remove the request from the caller's priority queue,
535          * and the caller must only call us when the request is in their
536          * priority queue, under the active.lock. This ensures that the
537          * request has *not* yet been retired and we can safely move
538          * the request into the engine->active.list where it will be
539          * dropped upon retiring. (Otherwise if resubmit a *retired*
540          * request, this would be a horrible use-after-free.)
541          */
542         if (i915_request_completed(request))
543                 goto xfer;
544
545         if (unlikely(intel_context_is_closed(request->context) &&
546                      !intel_engine_has_heartbeat(engine)))
547                 intel_context_set_banned(request->context);
548
549         if (unlikely(intel_context_is_banned(request->context)))
550                 i915_request_set_error_once(request, -EIO);
551
552         if (unlikely(fatal_error(request->fence.error)))
553                 __i915_request_skip(request);
554
555         /*
556          * Are we using semaphores when the gpu is already saturated?
557          *
558          * Using semaphores incurs a cost in having the GPU poll a
559          * memory location, busywaiting for it to change. The continual
560          * memory reads can have a noticeable impact on the rest of the
561          * system with the extra bus traffic, stalling the cpu as it too
562          * tries to access memory across the bus (perf stat -e bus-cycles).
563          *
564          * If we installed a semaphore on this request and we only submit
565          * the request after the signaler completed, that indicates the
566          * system is overloaded and using semaphores at this time only
567          * increases the amount of work we are doing. If so, we disable
568          * further use of semaphores until we are idle again, whence we
569          * optimistically try again.
570          */
571         if (request->sched.semaphores &&
572             i915_sw_fence_signaled(&request->semaphore))
573                 engine->saturated |= request->sched.semaphores;
574
575         engine->emit_fini_breadcrumb(request,
576                                      request->ring->vaddr + request->postfix);
577
578         trace_i915_request_execute(request);
579         engine->serial++;
580         result = true;
581
582 xfer:
583         if (!test_and_set_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags)) {
584                 list_move_tail(&request->sched.link, &engine->active.requests);
585                 clear_bit(I915_FENCE_FLAG_PQUEUE, &request->fence.flags);
586         }
587
588         /*
589          * XXX Rollback bonded-execution on __i915_request_unsubmit()?
590          *
591          * In the future, perhaps when we have an active time-slicing scheduler,
592          * it will be interesting to unsubmit parallel execution and remove
593          * busywaits from the GPU until their master is restarted. This is
594          * quite hairy, we have to carefully rollback the fence and do a
595          * preempt-to-idle cycle on the target engine, all the while the
596          * master execute_cb may refire.
597          */
598         __notify_execute_cb_irq(request);
599
600         /* We may be recursing from the signal callback of another i915 fence */
601         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT, &request->fence.flags))
602                 i915_request_enable_breadcrumb(request);
603
604         return result;
605 }
606
607 void i915_request_submit(struct i915_request *request)
608 {
609         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
610         unsigned long flags;
611
612         /* Will be called from irq-context when using foreign fences. */
613         spin_lock_irqsave(&engine->active.lock, flags);
614
615         __i915_request_submit(request);
616
617         spin_unlock_irqrestore(&engine->active.lock, flags);
618 }
619
620 void __i915_request_unsubmit(struct i915_request *request)
621 {
622         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
623
624         /*
625          * Only unwind in reverse order, required so that the per-context list
626          * is kept in seqno/ring order.
627          */
628         RQ_TRACE(request, "\n");
629
630         GEM_BUG_ON(!irqs_disabled());
631         lockdep_assert_held(&engine->active.lock);
632
633         /*
634          * Before we remove this breadcrumb from the signal list, we have
635          * to ensure that a concurrent dma_fence_enable_signaling() does not
636          * attach itself. We first mark the request as no longer active and
637          * make sure that is visible to other cores, and then remove the
638          * breadcrumb if attached.
639          */
640         GEM_BUG_ON(!test_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags));
641         clear_bit_unlock(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags);
642         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT, &request->fence.flags))
643                 i915_request_cancel_breadcrumb(request);
644
645         /* We've already spun, don't charge on resubmitting. */
646         if (request->sched.semaphores && i915_request_started(request))
647                 request->sched.semaphores = 0;
648
649         /*
650          * We don't need to wake_up any waiters on request->execute, they
651          * will get woken by any other event or us re-adding this request
652          * to the engine timeline (__i915_request_submit()). The waiters
653          * should be quite adapt at finding that the request now has a new
654          * global_seqno to the one they went to sleep on.
655          */
656 }
657
658 void i915_request_unsubmit(struct i915_request *request)
659 {
660         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
661         unsigned long flags;
662
663         /* Will be called from irq-context when using foreign fences. */
664         spin_lock_irqsave(&engine->active.lock, flags);
665
666         __i915_request_unsubmit(request);
667
668         spin_unlock_irqrestore(&engine->active.lock, flags);
669 }
670
671 static int __i915_sw_fence_call
672 submit_notify(struct i915_sw_fence *fence, enum i915_sw_fence_notify state)
673 {
674         struct i915_request *request =
675                 container_of(fence, typeof(*request), submit);
676
677         switch (state) {
678         case FENCE_COMPLETE:
679                 trace_i915_request_submit(request);
680
681                 if (unlikely(fence->error))
682                         i915_request_set_error_once(request, fence->error);
683
684                 /*
685                  * We need to serialize use of the submit_request() callback
686                  * with its hotplugging performed during an emergency
687                  * i915_gem_set_wedged().  We use the RCU mechanism to mark the
688                  * critical section in order to force i915_gem_set_wedged() to
689                  * wait until the submit_request() is completed before
690                  * proceeding.
691                  */
692                 rcu_read_lock();
693                 request->engine->submit_request(request);
694                 rcu_read_unlock();
695                 break;
696
697         case FENCE_FREE:
698                 i915_request_put(request);
699                 break;
700         }
701
702         return NOTIFY_DONE;
703 }
704
705 static int __i915_sw_fence_call
706 semaphore_notify(struct i915_sw_fence *fence, enum i915_sw_fence_notify state)
707 {
708         struct i915_request *rq = container_of(fence, typeof(*rq), semaphore);
709
710         switch (state) {
711         case FENCE_COMPLETE:
712                 break;
713
714         case FENCE_FREE:
715                 i915_request_put(rq);
716                 break;
717         }
718
719         return NOTIFY_DONE;
720 }
721
722 static void retire_requests(struct intel_timeline *tl)
723 {
724         struct i915_request *rq, *rn;
725
726         list_for_each_entry_safe(rq, rn, &tl->requests, link)
727                 if (!i915_request_retire(rq))
728                         break;
729 }
730
731 static noinline struct i915_request *
732 request_alloc_slow(struct intel_timeline *tl,
733                    struct i915_request **rsvd,
734                    gfp_t gfp)
735 {
736         struct i915_request *rq;
737
738         /* If we cannot wait, dip into our reserves */
739         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp)) {
740                 rq = xchg(rsvd, NULL);
741                 if (!rq) /* Use the normal failure path for one final WARN */
742                         goto out;
743
744                 return rq;
745         }
746
747         if (list_empty(&tl->requests))
748                 goto out;
749
750         /* Move our oldest request to the slab-cache (if not in use!) */
751         rq = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
752         i915_request_retire(rq);
753
754         rq = kmem_cache_alloc(global.slab_requests,
755                               gfp | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN);
756         if (rq)
757                 return rq;
758
759         /* Ratelimit ourselves to prevent oom from malicious clients */
760         rq = list_last_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
761         cond_synchronize_rcu(rq->rcustate);
762
763         /* Retire our old requests in the hope that we free some */
764         retire_requests(tl);
765
766 out:
767         return kmem_cache_alloc(global.slab_requests, gfp);
768 }
769
770 static void __i915_request_ctor(void *arg)
771 {
772         struct i915_request *rq = arg;
773
774         spin_lock_init(&rq->lock);
775         i915_sched_node_init(&rq->sched);
776         i915_sw_fence_init(&rq->submit, submit_notify);
777         i915_sw_fence_init(&rq->semaphore, semaphore_notify);
778
779         rq->capture_list = NULL;
780
781         init_llist_head(&rq->execute_cb);
782 }
783
784 struct i915_request *
785 __i915_request_create(struct intel_context *ce, gfp_t gfp)
786 {
787         struct intel_timeline *tl = ce->timeline;
788         struct i915_request *rq;
789         u32 seqno;
790         int ret;
791
792         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp));
793
794         /* Check that the caller provided an already pinned context */
795         __intel_context_pin(ce);
796
797         /*
798          * Beware: Dragons be flying overhead.
799          *
800          * We use RCU to look up requests in flight. The lookups may
801          * race with the request being allocated from the slab freelist.
802          * That is the request we are writing to here, may be in the process
803          * of being read by __i915_active_request_get_rcu(). As such,
804          * we have to be very careful when overwriting the contents. During
805          * the RCU lookup, we change chase the request->engine pointer,
806          * read the request->global_seqno and increment the reference count.
807          *
808          * The reference count is incremented atomically. If it is zero,
809          * the lookup knows the request is unallocated and complete. Otherwise,
810          * it is either still in use, or has been reallocated and reset
811          * with dma_fence_init(). This increment is safe for release as we
812          * check that the request we have a reference to and matches the active
813          * request.
814          *
815          * Before we increment the refcount, we chase the request->engine
816          * pointer. We must not call kmem_cache_zalloc() or else we set
817          * that pointer to NULL and cause a crash during the lookup. If
818          * we see the request is completed (based on the value of the
819          * old engine and seqno), the lookup is complete and reports NULL.
820          * If we decide the request is not completed (new engine or seqno),
821          * then we grab a reference and double check that it is still the
822          * active request - which it won't be and restart the lookup.
823          *
824          * Do not use kmem_cache_zalloc() here!
825          */
826         rq = kmem_cache_alloc(global.slab_requests,
827                               gfp | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN);
828         if (unlikely(!rq)) {
829                 rq = request_alloc_slow(tl, &ce->engine->request_pool, gfp);
830                 if (!rq) {
831                         ret = -ENOMEM;
832                         goto err_unreserve;
833                 }
834         }
835
836         rq->context = ce;
837         rq->engine = ce->engine;
838         rq->ring = ce->ring;
839         rq->execution_mask = ce->engine->mask;
840
841         ret = intel_timeline_get_seqno(tl, rq, &seqno);
842         if (ret)
843                 goto err_free;
844
845         dma_fence_init(&rq->fence, &i915_fence_ops, &rq->lock,
846                        tl->fence_context, seqno);
847
848         RCU_INIT_POINTER(rq->timeline, tl);
849         RCU_INIT_POINTER(rq->hwsp_cacheline, tl->hwsp_cacheline);
850         rq->hwsp_seqno = tl->hwsp_seqno;
851         GEM_BUG_ON(i915_request_completed(rq));
852
853         rq->rcustate = get_state_synchronize_rcu(); /* acts as smp_mb() */
854
855         /* We bump the ref for the fence chain */
856         i915_sw_fence_reinit(&i915_request_get(rq)->submit);
857         i915_sw_fence_reinit(&i915_request_get(rq)->semaphore);
858
859         i915_sched_node_reinit(&rq->sched);
860
861         /* No zalloc, everything must be cleared after use */
862         rq->batch = NULL;
863         GEM_BUG_ON(rq->capture_list);
864         GEM_BUG_ON(!llist_empty(&rq->execute_cb));
865
866         /*
867          * Reserve space in the ring buffer for all the commands required to
868          * eventually emit this request. This is to guarantee that the
869          * i915_request_add() call can't fail. Note that the reserve may need
870          * to be redone if the request is not actually submitted straight
871          * away, e.g. because a GPU scheduler has deferred it.
872          *
873          * Note that due to how we add reserved_space to intel_ring_begin()
874          * we need to double our request to ensure that if we need to wrap
875          * around inside i915_request_add() there is sufficient space at
876          * the beginning of the ring as well.
877          */
878         rq->reserved_space =
879                 2 * rq->engine->emit_fini_breadcrumb_dw * sizeof(u32);
880
881         /*
882          * Record the position of the start of the request so that
883          * should we detect the updated seqno part-way through the
884          * GPU processing the request, we never over-estimate the
885          * position of the head.
886          */
887         rq->head = rq->ring->emit;
888
889         ret = rq->engine->request_alloc(rq);
890         if (ret)
891                 goto err_unwind;
892
893         rq->infix = rq->ring->emit; /* end of header; start of user payload */
894
895         intel_context_mark_active(ce);
896         list_add_tail_rcu(&rq->link, &tl->requests);
897
898         return rq;
899
900 err_unwind:
901         ce->ring->emit = rq->head;
902
903         /* Make sure we didn't add ourselves to external state before freeing */
904         GEM_BUG_ON(!list_empty(&rq->sched.signalers_list));
905         GEM_BUG_ON(!list_empty(&rq->sched.waiters_list));
906
907 err_free:
908         kmem_cache_free(global.slab_requests, rq);
909 err_unreserve:
910         intel_context_unpin(ce);
911         return ERR_PTR(ret);
912 }
913
914 struct i915_request *
915 i915_request_create(struct intel_context *ce)
916 {
917         struct i915_request *rq;
918         struct intel_timeline *tl;
919
920         tl = intel_context_timeline_lock(ce);
921         if (IS_ERR(tl))
922                 return ERR_CAST(tl);
923
924         /* Move our oldest request to the slab-cache (if not in use!) */
925         rq = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
926         if (!list_is_last(&rq->link, &tl->requests))
927                 i915_request_retire(rq);
928
929         intel_context_enter(ce);
930         rq = __i915_request_create(ce, GFP_KERNEL);
931         intel_context_exit(ce); /* active reference transferred to request */
932         if (IS_ERR(rq))
933                 goto err_unlock;
934
935         /* Check that we do not interrupt ourselves with a new request */
936         rq->cookie = lockdep_pin_lock(&tl->mutex);
937
938         return rq;
939
940 err_unlock:
941         intel_context_timeline_unlock(tl);
942         return rq;
943 }
944
945 static int
946 i915_request_await_start(struct i915_request *rq, struct i915_request *signal)
947 {
948         struct dma_fence *fence;
949         int err;
950
951         if (i915_request_timeline(rq) == rcu_access_pointer(signal->timeline))
952                 return 0;
953
954         if (i915_request_started(signal))
955                 return 0;
956
957         fence = NULL;
958         rcu_read_lock();
959         spin_lock_irq(&signal->lock);
960         do {
961                 struct list_head *pos = READ_ONCE(signal->link.prev);
962                 struct i915_request *prev;
963
964                 /* Confirm signal has not been retired, the link is valid */
965                 if (unlikely(i915_request_started(signal)))
966                         break;
967
968                 /* Is signal the earliest request on its timeline? */
969                 if (pos == &rcu_dereference(signal->timeline)->requests)
970                         break;
971
972                 /*
973                  * Peek at the request before us in the timeline. That
974                  * request will only be valid before it is retired, so
975                  * after acquiring a reference to it, confirm that it is
976                  * still part of the signaler's timeline.
977                  */
978                 prev = list_entry(pos, typeof(*prev), link);
979                 if (!i915_request_get_rcu(prev))
980                         break;
981
982                 /* After the strong barrier, confirm prev is still attached */
983                 if (unlikely(READ_ONCE(prev->link.next) != &signal->link)) {
984                         i915_request_put(prev);
985                         break;
986                 }
987
988                 fence = &prev->fence;
989         } while (0);
990         spin_unlock_irq(&signal->lock);
991         rcu_read_unlock();
992         if (!fence)
993                 return 0;
994
995         err = 0;
996         if (!intel_timeline_sync_is_later(i915_request_timeline(rq), fence))
997                 err = i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit,
998                                                     fence, 0,
999                                                     I915_FENCE_GFP);
1000         dma_fence_put(fence);
1001
1002         return err;
1003 }
1004
1005 static intel_engine_mask_t
1006 already_busywaiting(struct i915_request *rq)
1007 {
1008         /*
1009          * Polling a semaphore causes bus traffic, delaying other users of
1010          * both the GPU and CPU. We want to limit the impact on others,
1011          * while taking advantage of early submission to reduce GPU
1012          * latency. Therefore we restrict ourselves to not using more
1013          * than one semaphore from each source, and not using a semaphore
1014          * if we have detected the engine is saturated (i.e. would not be
1015          * submitted early and cause bus traffic reading an already passed
1016          * semaphore).
1017          *
1018          * See the are-we-too-late? check in __i915_request_submit().
1019          */
1020         return rq->sched.semaphores | READ_ONCE(rq->engine->saturated);
1021 }
1022
1023 static int
1024 __emit_semaphore_wait(struct i915_request *to,
1025                       struct i915_request *from,
1026                       u32 seqno)
1027 {
1028         const int has_token = INTEL_GEN(to->engine->i915) >= 12;
1029         u32 hwsp_offset;
1030         int len, err;
1031         u32 *cs;
1032
1033         GEM_BUG_ON(INTEL_GEN(to->engine->i915) < 8);
1034         GEM_BUG_ON(i915_request_has_initial_breadcrumb(to));
1035
1036         /* We need to pin the signaler's HWSP until we are finished reading. */
1037         err = intel_timeline_read_hwsp(from, to, &hwsp_offset);
1038         if (err)
1039                 return err;
1040
1041         len = 4;
1042         if (has_token)
1043                 len += 2;
1044
1045         cs = intel_ring_begin(to, len);
1046         if (IS_ERR(cs))
1047                 return PTR_ERR(cs);
1048
1049         /*
1050          * Using greater-than-or-equal here means we have to worry
1051          * about seqno wraparound. To side step that issue, we swap
1052          * the timeline HWSP upon wrapping, so that everyone listening
1053          * for the old (pre-wrap) values do not see the much smaller
1054          * (post-wrap) values than they were expecting (and so wait
1055          * forever).
1056          */
1057         *cs++ = (MI_SEMAPHORE_WAIT |
1058                  MI_SEMAPHORE_GLOBAL_GTT |
1059                  MI_SEMAPHORE_POLL |
1060                  MI_SEMAPHORE_SAD_GTE_SDD) +
1061                 has_token;
1062         *cs++ = seqno;
1063         *cs++ = hwsp_offset;
1064         *cs++ = 0;
1065         if (has_token) {
1066                 *cs++ = 0;
1067                 *cs++ = MI_NOOP;
1068         }
1069
1070         intel_ring_advance(to, cs);
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 static int
1075 emit_semaphore_wait(struct i915_request *to,
1076                     struct i915_request *from,
1077                     gfp_t gfp)
1078 {
1079         const intel_engine_mask_t mask = READ_ONCE(from->engine)->mask;
1080         struct i915_sw_fence *wait = &to->submit;
1081
1082         if (!intel_context_use_semaphores(to->context))
1083                 goto await_fence;
1084
1085         if (i915_request_has_initial_breadcrumb(to))
1086                 goto await_fence;
1087
1088         if (!rcu_access_pointer(from->hwsp_cacheline))
1089                 goto await_fence;
1090
1091         /*
1092          * If this or its dependents are waiting on an external fence
1093          * that may fail catastrophically, then we want to avoid using
1094          * sempahores as they bypass the fence signaling metadata, and we
1095          * lose the fence->error propagation.
1096          */
1097         if (from->sched.flags & I915_SCHED_HAS_EXTERNAL_CHAIN)
1098                 goto await_fence;
1099
1100         /* Just emit the first semaphore we see as request space is limited. */
1101         if (already_busywaiting(to) & mask)
1102                 goto await_fence;
1103
1104         if (i915_request_await_start(to, from) < 0)
1105                 goto await_fence;
1106
1107         /* Only submit our spinner after the signaler is running! */
1108         if (__await_execution(to, from, NULL, gfp))
1109                 goto await_fence;
1110
1111         if (__emit_semaphore_wait(to, from, from->fence.seqno))
1112                 goto await_fence;
1113
1114         to->sched.semaphores |= mask;
1115         wait = &to->semaphore;
1116
1117 await_fence:
1118         return i915_sw_fence_await_dma_fence(wait,
1119                                              &from->fence, 0,
1120                                              I915_FENCE_GFP);
1121 }
1122
1123 static bool intel_timeline_sync_has_start(struct intel_timeline *tl,
1124                                           struct dma_fence *fence)
1125 {
1126         return __intel_timeline_sync_is_later(tl,
1127                                               fence->context,
1128                                               fence->seqno - 1);
1129 }
1130
1131 static int intel_timeline_sync_set_start(struct intel_timeline *tl,
1132                                          const struct dma_fence *fence)
1133 {
1134         return __intel_timeline_sync_set(tl, fence->context, fence->seqno - 1);
1135 }
1136
1137 static int
1138 __i915_request_await_execution(struct i915_request *to,
1139                                struct i915_request *from,
1140                                void (*hook)(struct i915_request *rq,
1141                                             struct dma_fence *signal))
1142 {
1143         int err;
1144
1145         GEM_BUG_ON(intel_context_is_barrier(from->context));
1146
1147         /* Submit both requests at the same time */
1148         err = __await_execution(to, from, hook, I915_FENCE_GFP);
1149         if (err)
1150                 return err;
1151
1152         /* Squash repeated depenendices to the same timelines */
1153         if (intel_timeline_sync_has_start(i915_request_timeline(to),
1154                                           &from->fence))
1155                 return 0;
1156
1157         /*
1158          * Wait until the start of this request.
1159          *
1160          * The execution cb fires when we submit the request to HW. But in
1161          * many cases this may be long before the request itself is ready to
1162          * run (consider that we submit 2 requests for the same context, where
1163          * the request of interest is behind an indefinite spinner). So we hook
1164          * up to both to reduce our queues and keep the execution lag minimised
1165          * in the worst case, though we hope that the await_start is elided.
1166          */
1167         err = i915_request_await_start(to, from);
1168         if (err < 0)
1169                 return err;
1170
1171         /*
1172          * Ensure both start together [after all semaphores in signal]
1173          *
1174          * Now that we are queued to the HW at roughly the same time (thanks
1175          * to the execute cb) and are ready to run at roughly the same time
1176          * (thanks to the await start), our signaler may still be indefinitely
1177          * delayed by waiting on a semaphore from a remote engine. If our
1178          * signaler depends on a semaphore, so indirectly do we, and we do not
1179          * want to start our payload until our signaler also starts theirs.
1180          * So we wait.
1181          *
1182          * However, there is also a second condition for which we need to wait
1183          * for the precise start of the signaler. Consider that the signaler
1184          * was submitted in a chain of requests following another context
1185          * (with just an ordinary intra-engine fence dependency between the
1186          * two). In this case the signaler is queued to HW, but not for
1187          * immediate execution, and so we must wait until it reaches the
1188          * active slot.
1189          */
1190         if (intel_engine_has_semaphores(to->engine) &&
1191             !i915_request_has_initial_breadcrumb(to)) {
1192                 err = __emit_semaphore_wait(to, from, from->fence.seqno - 1);
1193                 if (err < 0)
1194                         return err;
1195         }
1196
1197         /* Couple the dependency tree for PI on this exposed to->fence */
1198         if (to->engine->schedule) {
1199                 err = i915_sched_node_add_dependency(&to->sched,
1200                                                      &from->sched,
1201                                                      I915_DEPENDENCY_WEAK);
1202                 if (err < 0)
1203                         return err;
1204         }
1205
1206         return intel_timeline_sync_set_start(i915_request_timeline(to),
1207                                              &from->fence);
1208 }
1209
1210 static void mark_external(struct i915_request *rq)
1211 {
1212         /*
1213          * The downside of using semaphores is that we lose metadata passing
1214          * along the signaling chain. This is particularly nasty when we
1215          * need to pass along a fatal error such as EFAULT or EDEADLK. For
1216          * fatal errors we want to scrub the request before it is executed,
1217          * which means that we cannot preload the request onto HW and have
1218          * it wait upon a semaphore.
1219          */
1220         rq->sched.flags |= I915_SCHED_HAS_EXTERNAL_CHAIN;
1221 }
1222
1223 static int
1224 __i915_request_await_external(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1225 {
1226         mark_external(rq);
1227         return i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit, fence,
1228                                              i915_fence_context_timeout(rq->engine->i915,
1229                                                                         fence->context),
1230                                              I915_FENCE_GFP);
1231 }
1232
1233 static int
1234 i915_request_await_external(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1235 {
1236         struct dma_fence *iter;
1237         int err = 0;
1238
1239         if (!to_dma_fence_chain(fence))
1240                 return __i915_request_await_external(rq, fence);
1241
1242         dma_fence_chain_for_each(iter, fence) {
1243                 struct dma_fence_chain *chain = to_dma_fence_chain(iter);
1244
1245                 if (!dma_fence_is_i915(chain->fence)) {
1246                         err = __i915_request_await_external(rq, iter);
1247                         break;
1248                 }
1249
1250                 err = i915_request_await_dma_fence(rq, chain->fence);
1251                 if (err < 0)
1252                         break;
1253         }
1254
1255         dma_fence_put(iter);
1256         return err;
1257 }
1258
1259 int
1260 i915_request_await_execution(struct i915_request *rq,
1261                              struct dma_fence *fence,
1262                              void (*hook)(struct i915_request *rq,
1263                                           struct dma_fence *signal))
1264 {
1265         struct dma_fence **child = &fence;
1266         unsigned int nchild = 1;
1267         int ret;
1268
1269         if (dma_fence_is_array(fence)) {
1270                 struct dma_fence_array *array = to_dma_fence_array(fence);
1271
1272                 /* XXX Error for signal-on-any fence arrays */
1273
1274                 child = array->fences;
1275                 nchild = array->num_fences;
1276                 GEM_BUG_ON(!nchild);
1277         }
1278
1279         do {
1280                 fence = *child++;
1281                 if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
1282                         continue;
1283
1284                 if (fence->context == rq->fence.context)
1285                         continue;
1286
1287                 /*
1288                  * We don't squash repeated fence dependencies here as we
1289                  * want to run our callback in all cases.
1290                  */
1291
1292                 if (dma_fence_is_i915(fence))
1293                         ret = __i915_request_await_execution(rq,
1294                                                              to_request(fence),
1295                                                              hook);
1296                 else
1297                         ret = i915_request_await_external(rq, fence);
1298                 if (ret < 0)
1299                         return ret;
1300         } while (--nchild);
1301
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 static int
1306 await_request_submit(struct i915_request *to, struct i915_request *from)
1307 {
1308         /*
1309          * If we are waiting on a virtual engine, then it may be
1310          * constrained to execute on a single engine *prior* to submission.
1311          * When it is submitted, it will be first submitted to the virtual
1312          * engine and then passed to the physical engine. We cannot allow
1313          * the waiter to be submitted immediately to the physical engine
1314          * as it may then bypass the virtual request.
1315          */
1316         if (to->engine == READ_ONCE(from->engine))
1317                 return i915_sw_fence_await_sw_fence_gfp(&to->submit,
1318                                                         &from->submit,
1319                                                         I915_FENCE_GFP);
1320         else
1321                 return __i915_request_await_execution(to, from, NULL);
1322 }
1323
1324 static int
1325 i915_request_await_request(struct i915_request *to, struct i915_request *from)
1326 {
1327         int ret;
1328
1329         GEM_BUG_ON(to == from);
1330         GEM_BUG_ON(to->timeline == from->timeline);
1331
1332         if (i915_request_completed(from)) {
1333                 i915_sw_fence_set_error_once(&to->submit, from->fence.error);
1334                 return 0;
1335         }
1336
1337         if (to->engine->schedule) {
1338                 ret = i915_sched_node_add_dependency(&to->sched,
1339                                                      &from->sched,
1340                                                      I915_DEPENDENCY_EXTERNAL);
1341                 if (ret < 0)
1342                         return ret;
1343         }
1344
1345         if (is_power_of_2(to->execution_mask | READ_ONCE(from->execution_mask)))
1346                 ret = await_request_submit(to, from);
1347         else
1348                 ret = emit_semaphore_wait(to, from, I915_FENCE_GFP);
1349         if (ret < 0)
1350                 return ret;
1351
1352         return 0;
1353 }
1354
1355 int
1356 i915_request_await_dma_fence(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1357 {
1358         struct dma_fence **child = &fence;
1359         unsigned int nchild = 1;
1360         int ret;
1361
1362         /*
1363          * Note that if the fence-array was created in signal-on-any mode,
1364          * we should *not* decompose it into its individual fences. However,
1365          * we don't currently store which mode the fence-array is operating
1366          * in. Fortunately, the only user of signal-on-any is private to
1367          * amdgpu and we should not see any incoming fence-array from
1368          * sync-file being in signal-on-any mode.
1369          */
1370         if (dma_fence_is_array(fence)) {
1371                 struct dma_fence_array *array = to_dma_fence_array(fence);
1372
1373                 child = array->fences;
1374                 nchild = array->num_fences;
1375                 GEM_BUG_ON(!nchild);
1376         }
1377
1378         do {
1379                 fence = *child++;
1380                 if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
1381                         continue;
1382
1383                 /*
1384                  * Requests on the same timeline are explicitly ordered, along
1385                  * with their dependencies, by i915_request_add() which ensures
1386                  * that requests are submitted in-order through each ring.
1387                  */
1388                 if (fence->context == rq->fence.context)
1389                         continue;
1390
1391                 /* Squash repeated waits to the same timelines */
1392                 if (fence->context &&
1393                     intel_timeline_sync_is_later(i915_request_timeline(rq),
1394                                                  fence))
1395                         continue;
1396
1397                 if (dma_fence_is_i915(fence))
1398                         ret = i915_request_await_request(rq, to_request(fence));
1399                 else
1400                         ret = i915_request_await_external(rq, fence);
1401                 if (ret < 0)
1402                         return ret;
1403
1404                 /* Record the latest fence used against each timeline */
1405                 if (fence->context)
1406                         intel_timeline_sync_set(i915_request_timeline(rq),
1407                                                 fence);
1408         } while (--nchild);
1409
1410         return 0;
1411 }
1412
1413 /**
1414  * i915_request_await_object - set this request to (async) wait upon a bo
1415  * @to: request we are wishing to use
1416  * @obj: object which may be in use on another ring.
1417  * @write: whether the wait is on behalf of a writer
1418  *
1419  * This code is meant to abstract object synchronization with the GPU.
1420  * Conceptually we serialise writes between engines inside the GPU.
1421  * We only allow one engine to write into a buffer at any time, but
1422  * multiple readers. To ensure each has a coherent view of memory, we must:
1423  *
1424  * - If there is an outstanding write request to the object, the new
1425  *   request must wait for it to complete (either CPU or in hw, requests
1426  *   on the same ring will be naturally ordered).
1427  *
1428  * - If we are a write request (pending_write_domain is set), the new
1429  *   request must wait for outstanding read requests to complete.
1430  *
1431  * Returns 0 if successful, else propagates up the lower layer error.
1432  */
1433 int
1434 i915_request_await_object(struct i915_request *to,
1435                           struct drm_i915_gem_object *obj,
1436                           bool write)
1437 {
1438         struct dma_fence *excl;
1439         int ret = 0;
1440
1441         if (write) {
1442                 struct dma_fence **shared;
1443                 unsigned int count, i;
1444
1445                 ret = dma_resv_get_fences_rcu(obj->base.resv,
1446                                                         &excl, &count, &shared);
1447                 if (ret)
1448                         return ret;
1449
1450                 for (i = 0; i < count; i++) {
1451                         ret = i915_request_await_dma_fence(to, shared[i]);
1452                         if (ret)
1453                                 break;
1454
1455                         dma_fence_put(shared[i]);
1456                 }
1457
1458                 for (; i < count; i++)
1459                         dma_fence_put(shared[i]);
1460                 kfree(shared);
1461         } else {
1462                 excl = dma_resv_get_excl_rcu(obj->base.resv);
1463         }
1464
1465         if (excl) {
1466                 if (ret == 0)
1467                         ret = i915_request_await_dma_fence(to, excl);
1468
1469                 dma_fence_put(excl);
1470         }
1471
1472         return ret;
1473 }
1474
1475 static struct i915_request *
1476 __i915_request_add_to_timeline(struct i915_request *rq)
1477 {
1478         struct intel_timeline *timeline = i915_request_timeline(rq);
1479         struct i915_request *prev;
1480
1481         /*
1482          * Dependency tracking and request ordering along the timeline
1483          * is special cased so that we can eliminate redundant ordering
1484          * operations while building the request (we know that the timeline
1485          * itself is ordered, and here we guarantee it).
1486          *
1487          * As we know we will need to emit tracking along the timeline,
1488          * we embed the hooks into our request struct -- at the cost of
1489          * having to have specialised no-allocation interfaces (which will
1490          * be beneficial elsewhere).
1491          *
1492          * A second benefit to open-coding i915_request_await_request is
1493          * that we can apply a slight variant of the rules specialised
1494          * for timelines that jump between engines (such as virtual engines).
1495          * If we consider the case of virtual engine, we must emit a dma-fence
1496          * to prevent scheduling of the second request until the first is
1497          * complete (to maximise our greedy late load balancing) and this
1498          * precludes optimising to use semaphores serialisation of a single
1499          * timeline across engines.
1500          */
1501         prev = to_request(__i915_active_fence_set(&timeline->last_request,
1502                                                   &rq->fence));
1503         if (prev && !i915_request_completed(prev)) {
1504                 /*
1505                  * The requests are supposed to be kept in order. However,
1506                  * we need to be wary in case the timeline->last_request
1507                  * is used as a barrier for external modification to this
1508                  * context.
1509                  */
1510                 GEM_BUG_ON(prev->context == rq->context &&
1511                            i915_seqno_passed(prev->fence.seqno,
1512                                              rq->fence.seqno));
1513
1514                 if (is_power_of_2(READ_ONCE(prev->engine)->mask | rq->engine->mask))
1515                         i915_sw_fence_await_sw_fence(&rq->submit,
1516                                                      &prev->submit,
1517                                                      &rq->submitq);
1518                 else
1519                         __i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit,
1520                                                         &prev->fence,
1521                                                         &rq->dmaq);
1522                 if (rq->engine->schedule)
1523                         __i915_sched_node_add_dependency(&rq->sched,
1524                                                          &prev->sched,
1525                                                          &rq->dep,
1526                                                          0);
1527         }
1528         if (prev)
1529                 i915_request_put(prev);
1530
1531         /*
1532          * Make sure that no request gazumped us - if it was allocated after
1533          * our i915_request_alloc() and called __i915_request_add() before
1534          * us, the timeline will hold its seqno which is later than ours.
1535          */
1536         GEM_BUG_ON(timeline->seqno != rq->fence.seqno);
1537
1538         return prev;
1539 }
1540
1541 /*
1542  * NB: This function is not allowed to fail. Doing so would mean the the
1543  * request is not being tracked for completion but the work itself is
1544  * going to happen on the hardware. This would be a Bad Thing(tm).
1545  */
1546 struct i915_request *__i915_request_commit(struct i915_request *rq)
1547 {
1548         struct intel_engine_cs *engine = rq->engine;
1549         struct intel_ring *ring = rq->ring;
1550         u32 *cs;
1551
1552         RQ_TRACE(rq, "\n");
1553
1554         /*
1555          * To ensure that this call will not fail, space for its emissions
1556          * should already have been reserved in the ring buffer. Let the ring
1557          * know that it is time to use that space up.
1558          */
1559         GEM_BUG_ON(rq->reserved_space > ring->space);
1560         rq->reserved_space = 0;
1561         rq->emitted_jiffies = jiffies;
1562
1563         /*
1564          * Record the position of the start of the breadcrumb so that
1565          * should we detect the updated seqno part-way through the
1566          * GPU processing the request, we never over-estimate the
1567          * position of the ring's HEAD.
1568          */
1569         cs = intel_ring_begin(rq, engine->emit_fini_breadcrumb_dw);
1570         GEM_BUG_ON(IS_ERR(cs));
1571         rq->postfix = intel_ring_offset(rq, cs);
1572
1573         return __i915_request_add_to_timeline(rq);
1574 }
1575
1576 void __i915_request_queue(struct i915_request *rq,
1577                           const struct i915_sched_attr *attr)
1578 {
1579         /*
1580          * Let the backend know a new request has arrived that may need
1581          * to adjust the existing execution schedule due to a high priority
1582          * request - i.e. we may want to preempt the current request in order
1583          * to run a high priority dependency chain *before* we can execute this
1584          * request.
1585          *
1586          * This is called before the request is ready to run so that we can
1587          * decide whether to preempt the entire chain so that it is ready to
1588          * run at the earliest possible convenience.
1589          */
1590         if (attr && rq->engine->schedule)
1591                 rq->engine->schedule(rq, attr);
1592         i915_sw_fence_commit(&rq->semaphore);
1593         i915_sw_fence_commit(&rq->submit);
1594 }
1595
1596 void i915_request_add(struct i915_request *rq)
1597 {
1598         struct intel_timeline * const tl = i915_request_timeline(rq);
1599         struct i915_sched_attr attr = {};
1600         struct i915_gem_context *ctx;
1601
1602         lockdep_assert_held(&tl->mutex);
1603         lockdep_unpin_lock(&tl->mutex, rq->cookie);
1604
1605         trace_i915_request_add(rq);
1606         __i915_request_commit(rq);
1607
1608         /* XXX placeholder for selftests */
1609         rcu_read_lock();
1610         ctx = rcu_dereference(rq->context->gem_context);
1611         if (ctx)
1612                 attr = ctx->sched;
1613         rcu_read_unlock();
1614
1615         __i915_request_queue(rq, &attr);
1616
1617         mutex_unlock(&tl->mutex);
1618 }
1619
1620 static unsigned long local_clock_ns(unsigned int *cpu)
1621 {
1622         unsigned long t;
1623
1624         /*
1625          * Cheaply and approximately convert from nanoseconds to microseconds.
1626          * The result and subsequent calculations are also defined in the same
1627          * approximate microseconds units. The principal source of timing
1628          * error here is from the simple truncation.
1629          *
1630          * Note that local_clock() is only defined wrt to the current CPU;
1631          * the comparisons are no longer valid if we switch CPUs. Instead of
1632          * blocking preemption for the entire busywait, we can detect the CPU
1633          * switch and use that as indicator of system load and a reason to
1634          * stop busywaiting, see busywait_stop().
1635          */
1636         *cpu = get_cpu();
1637         t = local_clock();
1638         put_cpu();
1639
1640         return t;
1641 }
1642
1643 static bool busywait_stop(unsigned long timeout, unsigned int cpu)
1644 {
1645         unsigned int this_cpu;
1646
1647         if (time_after(local_clock_ns(&this_cpu), timeout))
1648                 return true;
1649
1650         return this_cpu != cpu;
1651 }
1652
1653 static bool __i915_spin_request(struct i915_request * const rq, int state)
1654 {
1655         unsigned long timeout_ns;
1656         unsigned int cpu;
1657
1658         /*
1659          * Only wait for the request if we know it is likely to complete.
1660          *
1661          * We don't track the timestamps around requests, nor the average
1662          * request length, so we do not have a good indicator that this
1663          * request will complete within the timeout. What we do know is the
1664          * order in which requests are executed by the context and so we can
1665          * tell if the request has been started. If the request is not even
1666          * running yet, it is a fair assumption that it will not complete
1667          * within our relatively short timeout.
1668          */
1669         if (!i915_request_is_running(rq))
1670                 return false;
1671
1672         /*
1673          * When waiting for high frequency requests, e.g. during synchronous
1674          * rendering split between the CPU and GPU, the finite amount of time
1675          * required to set up the irq and wait upon it limits the response
1676          * rate. By busywaiting on the request completion for a short while we
1677          * can service the high frequency waits as quick as possible. However,
1678          * if it is a slow request, we want to sleep as quickly as possible.
1679          * The tradeoff between waiting and sleeping is roughly the time it
1680          * takes to sleep on a request, on the order of a microsecond.
1681          */
1682
1683         timeout_ns = READ_ONCE(rq->engine->props.max_busywait_duration_ns);
1684         timeout_ns += local_clock_ns(&cpu);
1685         do {
1686                 if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1687                         return true;
1688
1689                 if (signal_pending_state(state, current))
1690                         break;
1691
1692                 if (busywait_stop(timeout_ns, cpu))
1693                         break;
1694
1695                 cpu_relax();
1696         } while (!need_resched());
1697
1698         return false;
1699 }
1700
1701 struct request_wait {
1702         struct dma_fence_cb cb;
1703         struct task_struct *tsk;
1704 };
1705
1706 static void request_wait_wake(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
1707 {
1708         struct request_wait *wait = container_of(cb, typeof(*wait), cb);
1709
1710         wake_up_process(fetch_and_zero(&wait->tsk));
1711 }
1712
1713 /**
1714  * i915_request_wait - wait until execution of request has finished
1715  * @rq: the request to wait upon
1716  * @flags: how to wait
1717  * @timeout: how long to wait in jiffies
1718  *
1719  * i915_request_wait() waits for the request to be completed, for a
1720  * maximum of @timeout jiffies (with MAX_SCHEDULE_TIMEOUT implying an
1721  * unbounded wait).
1722  *
1723  * Returns the remaining time (in jiffies) if the request completed, which may
1724  * be zero or -ETIME if the request is unfinished after the timeout expires.
1725  * May return -EINTR is called with I915_WAIT_INTERRUPTIBLE and a signal is
1726  * pending before the request completes.
1727  */
1728 long i915_request_wait(struct i915_request *rq,
1729                        unsigned int flags,
1730                        long timeout)
1731 {
1732         const int state = flags & I915_WAIT_INTERRUPTIBLE ?
1733                 TASK_INTERRUPTIBLE : TASK_UNINTERRUPTIBLE;
1734         struct request_wait wait;
1735
1736         might_sleep();
1737         GEM_BUG_ON(timeout < 0);
1738
1739         if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1740                 return timeout;
1741
1742         if (!timeout)
1743                 return -ETIME;
1744
1745         trace_i915_request_wait_begin(rq, flags);
1746
1747         /*
1748          * We must never wait on the GPU while holding a lock as we
1749          * may need to perform a GPU reset. So while we don't need to
1750          * serialise wait/reset with an explicit lock, we do want
1751          * lockdep to detect potential dependency cycles.
1752          */
1753         mutex_acquire(&rq->engine->gt->reset.mutex.dep_map, 0, 0, _THIS_IP_);
1754
1755         /*
1756          * Optimistic spin before touching IRQs.
1757          *
1758          * We may use a rather large value here to offset the penalty of
1759          * switching away from the active task. Frequently, the client will
1760          * wait upon an old swapbuffer to throttle itself to remain within a
1761          * frame of the gpu. If the client is running in lockstep with the gpu,
1762          * then it should not be waiting long at all, and a sleep now will incur
1763          * extra scheduler latency in producing the next frame. To try to
1764          * avoid adding the cost of enabling/disabling the interrupt to the
1765          * short wait, we first spin to see if the request would have completed
1766          * in the time taken to setup the interrupt.
1767          *
1768          * We need upto 5us to enable the irq, and upto 20us to hide the
1769          * scheduler latency of a context switch, ignoring the secondary
1770          * impacts from a context switch such as cache eviction.
1771          *
1772          * The scheme used for low-latency IO is called "hybrid interrupt
1773          * polling". The suggestion there is to sleep until just before you
1774          * expect to be woken by the device interrupt and then poll for its
1775          * completion. That requires having a good predictor for the request
1776          * duration, which we currently lack.
1777          */
1778         if (IS_ACTIVE(CONFIG_DRM_I915_MAX_REQUEST_BUSYWAIT) &&
1779             __i915_spin_request(rq, state))
1780                 goto out;
1781
1782         /*
1783          * This client is about to stall waiting for the GPU. In many cases
1784          * this is undesirable and limits the throughput of the system, as
1785          * many clients cannot continue processing user input/output whilst
1786          * blocked. RPS autotuning may take tens of milliseconds to respond
1787          * to the GPU load and thus incurs additional latency for the client.
1788          * We can circumvent that by promoting the GPU frequency to maximum
1789          * before we sleep. This makes the GPU throttle up much more quickly
1790          * (good for benchmarks and user experience, e.g. window animations),
1791          * but at a cost of spending more power processing the workload
1792          * (bad for battery).
1793          */
1794         if (flags & I915_WAIT_PRIORITY && !i915_request_started(rq))
1795                 intel_rps_boost(rq);
1796
1797         wait.tsk = current;
1798         if (dma_fence_add_callback(&rq->fence, &wait.cb, request_wait_wake))
1799                 goto out;
1800
1801         /*
1802          * Flush the submission tasklet, but only if it may help this request.
1803          *
1804          * We sometimes experience some latency between the HW interrupts and
1805          * tasklet execution (mostly due to ksoftirqd latency, but it can also
1806          * be due to lazy CS events), so lets run the tasklet manually if there
1807          * is a chance it may submit this request. If the request is not ready
1808          * to run, as it is waiting for other fences to be signaled, flushing
1809          * the tasklet is busy work without any advantage for this client.
1810          *
1811          * If the HW is being lazy, this is the last chance before we go to
1812          * sleep to catch any pending events. We will check periodically in
1813          * the heartbeat to flush the submission tasklets as a last resort
1814          * for unhappy HW.
1815          */
1816         if (i915_request_is_ready(rq))
1817                 intel_engine_flush_submission(rq->engine);
1818
1819         for (;;) {
1820                 set_current_state(state);
1821
1822                 if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1823                         break;
1824
1825                 if (signal_pending_state(state, current)) {
1826                         timeout = -ERESTARTSYS;
1827                         break;
1828                 }
1829
1830                 if (!timeout) {
1831                         timeout = -ETIME;
1832                         break;
1833                 }
1834
1835                 timeout = io_schedule_timeout(timeout);
1836         }
1837         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1838
1839         if (READ_ONCE(wait.tsk))
1840                 dma_fence_remove_callback(&rq->fence, &wait.cb);
1841         GEM_BUG_ON(!list_empty(&wait.cb.node));
1842
1843 out:
1844         mutex_release(&rq->engine->gt->reset.mutex.dep_map, _THIS_IP_);
1845         trace_i915_request_wait_end(rq);
1846         return timeout;
1847 }
1848
1849 #if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_SELFTEST)
1850 #include "selftests/mock_request.c"
1851 #include "selftests/i915_request.c"
1852 #endif
1853
1854 static void i915_global_request_shrink(void)
1855 {
1856         kmem_cache_shrink(global.slab_execute_cbs);
1857         kmem_cache_shrink(global.slab_requests);
1858 }
1859
1860 static void i915_global_request_exit(void)
1861 {
1862         kmem_cache_destroy(global.slab_execute_cbs);
1863         kmem_cache_destroy(global.slab_requests);
1864 }
1865
1866 static struct i915_global_request global = { {
1867         .shrink = i915_global_request_shrink,
1868         .exit = i915_global_request_exit,
1869 } };
1870
1871 int __init i915_global_request_init(void)
1872 {
1873         global.slab_requests =
1874                 kmem_cache_create("i915_request",
1875                                   sizeof(struct i915_request),
1876                                   __alignof__(struct i915_request),
1877                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1878                                   SLAB_RECLAIM_ACCOUNT |
1879                                   SLAB_TYPESAFE_BY_RCU,
1880                                   __i915_request_ctor);
1881         if (!global.slab_requests)
1882                 return -ENOMEM;
1883
1884         global.slab_execute_cbs = KMEM_CACHE(execute_cb,
1885                                              SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1886                                              SLAB_RECLAIM_ACCOUNT |
1887                                              SLAB_TYPESAFE_BY_RCU);
1888         if (!global.slab_execute_cbs)
1889                 goto err_requests;
1890
1891         i915_global_register(&global.base);
1892         return 0;
1893
1894 err_requests:
1895         kmem_cache_destroy(global.slab_requests);
1896         return -ENOMEM;
1897 }