drivers/gpu/drm/nouveau/nvkm/subdev/mmu/base.c

   1 /*
   2  * Copyright 2010 Red Hat Inc.
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  12  * all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  17  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  18  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  19  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  20  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  21  *
  22  * Authors: Ben Skeggs
  23  */
  24 #include "priv.h"
  25
  26 #include <core/gpuobj.h>
  27 #include <subdev/fb.h>
  28
  29 void
  30 nvkm_vm_map_at(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, struct nvkm_mem *node)
  31 {
  32         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
  33         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
  34         struct nvkm_mm_node *r;
  35         int big = vma->node->type != mmu->func->spg_shift;
  36         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
  37         u32 bits = vma->node->type - 12;
  38         u32 pde  = (offset >> mmu->func->pgt_bits) - vm->fpde;
  39         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->func->pgt_bits) - 1)) >> bits;
  40         u32 max  = 1 << (mmu->func->pgt_bits - bits);
  41         u32 end, len;
  42
  43         delta = 0;
  44         list_for_each_entry(r, &node->regions, rl_entry) {
  45                 u64 phys = (u64)r->offset << 12;
  46                 u32 num  = r->length >> bits;
  47
  48                 while (num) {
  49                         struct nvkm_memory *pgt = vm->pgt[pde].mem[big];
  50
  51                         end = (pte + num);
  52                         if (unlikely(end >= max))
  53                                 end = max;
  54                         len = end - pte;
  55
  56                         mmu->func->map(vma, pgt, node, pte, len, phys, delta);
  57
  58                         num -= len;
  59                         pte += len;
  60                         if (unlikely(end >= max)) {
  61                                 phys += len << (bits + 12);
  62                                 pde++;
  63                                 pte = 0;
  64                         }
  65
  66                         delta += (u64)len << vma->node->type;
  67                 }
  68         }
  69
  70         mmu->func->flush(vm);
  71 }
  72
  73 static void
  74 nvkm_vm_map_sg_table(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length,
  75                      struct nvkm_mem *mem)
  76 {
  77         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
  78         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
  79         int big = vma->node->type != mmu->func->spg_shift;
  80         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
  81         u32 bits = vma->node->type - 12;
  82         u32 num  = length >> vma->node->type;
  83         u32 pde  = (offset >> mmu->func->pgt_bits) - vm->fpde;
  84         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->func->pgt_bits) - 1)) >> bits;
  85         u32 max  = 1 << (mmu->func->pgt_bits - bits);
  86         unsigned m, sglen;
  87         u32 end, len;
  88         int i;
  89         struct scatterlist *sg;
  90
  91         for_each_sg(mem->sg->sgl, sg, mem->sg->nents, i) {
  92                 struct nvkm_memory *pgt = vm->pgt[pde].mem[big];
  93                 sglen = sg_dma_len(sg) >> PAGE_SHIFT;
  94
  95                 end = pte + sglen;
  96                 if (unlikely(end >= max))
  97                         end = max;
  98                 len = end - pte;
  99
 100                 for (m = 0; m < len; m++) {
 101                         dma_addr_t addr = sg_dma_address(sg) + (m << PAGE_SHIFT);
 102
 103                         mmu->func->map_sg(vma, pgt, mem, pte, 1, &addr);
 104                         num--;
 105                         pte++;
 106
 107                         if (num == 0)
 108                                 goto finish;
 109                 }
 110                 if (unlikely(end >= max)) {
 111                         pde++;
 112                         pte = 0;
 113                 }
 114                 if (m < sglen) {
 115                         for (; m < sglen; m++) {
 116                                 dma_addr_t addr = sg_dma_address(sg) + (m << PAGE_SHIFT);
 117
 118                                 mmu->func->map_sg(vma, pgt, mem, pte, 1, &addr);
 119                                 num--;
 120                                 pte++;
 121                                 if (num == 0)
 122                                         goto finish;
 123                         }
 124                 }
 125
 126         }
 127 finish:
 128         mmu->func->flush(vm);
 129 }
 130
 131 static void
 132 nvkm_vm_map_sg(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length,
 133                struct nvkm_mem *mem)
 134 {
 135         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
 136         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 137         dma_addr_t *list = mem->pages;
 138         int big = vma->node->type != mmu->func->spg_shift;
 139         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
 140         u32 bits = vma->node->type - 12;
 141         u32 num  = length >> vma->node->type;
 142         u32 pde  = (offset >> mmu->func->pgt_bits) - vm->fpde;
 143         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->func->pgt_bits) - 1)) >> bits;
 144         u32 max  = 1 << (mmu->func->pgt_bits - bits);
 145         u32 end, len;
 146
 147         while (num) {
 148                 struct nvkm_memory *pgt = vm->pgt[pde].mem[big];
 149
 150                 end = (pte + num);
 151                 if (unlikely(end >= max))
 152                         end = max;
 153                 len = end - pte;
 154
 155                 mmu->func->map_sg(vma, pgt, mem, pte, len, list);
 156
 157                 num  -= len;
 158                 pte  += len;
 159                 list += len;
 160                 if (unlikely(end >= max)) {
 161                         pde++;
 162                         pte = 0;
 163                 }
 164         }
 165
 166         mmu->func->flush(vm);
 167 }
 168
 169 void
 170 nvkm_vm_map(struct nvkm_vma *vma, struct nvkm_mem *node)
 171 {
 172         if (node->sg)
 173                 nvkm_vm_map_sg_table(vma, 0, node->size << 12, node);
 174         else
 175         if (node->pages)
 176                 nvkm_vm_map_sg(vma, 0, node->size << 12, node);
 177         else
 178                 nvkm_vm_map_at(vma, 0, node);
 179 }
 180
 181 void
 182 nvkm_vm_unmap_at(struct nvkm_vma *vma, u64 delta, u64 length)
 183 {
 184         struct nvkm_vm *vm = vma->vm;
 185         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 186         int big = vma->node->type != mmu->func->spg_shift;
 187         u32 offset = vma->node->offset + (delta >> 12);
 188         u32 bits = vma->node->type - 12;
 189         u32 num  = length >> vma->node->type;
 190         u32 pde  = (offset >> mmu->func->pgt_bits) - vm->fpde;
 191         u32 pte  = (offset & ((1 << mmu->func->pgt_bits) - 1)) >> bits;
 192         u32 max  = 1 << (mmu->func->pgt_bits - bits);
 193         u32 end, len;
 194
 195         while (num) {
 196                 struct nvkm_memory *pgt = vm->pgt[pde].mem[big];
 197
 198                 end = (pte + num);
 199                 if (unlikely(end >= max))
 200                         end = max;
 201                 len = end - pte;
 202
 203                 mmu->func->unmap(vma, pgt, pte, len);
 204
 205                 num -= len;
 206                 pte += len;
 207                 if (unlikely(end >= max)) {
 208                         pde++;
 209                         pte = 0;
 210                 }
 211         }
 212
 213         mmu->func->flush(vm);
 214 }
 215
 216 void
 217 nvkm_vm_unmap(struct nvkm_vma *vma)
 218 {
 219         nvkm_vm_unmap_at(vma, 0, (u64)vma->node->length << 12);
 220 }
 221
 222 static void
 223 nvkm_vm_unmap_pgt(struct nvkm_vm *vm, int big, u32 fpde, u32 lpde)
 224 {
 225         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 226         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 227         struct nvkm_vm_pgt *vpgt;
 228         struct nvkm_memory *pgt;
 229         u32 pde;
 230
 231         for (pde = fpde; pde <= lpde; pde++) {
 232                 vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 233                 if (--vpgt->refcount[big])
 234                         continue;
 235
 236                 pgt = vpgt->mem[big];
 237                 vpgt->mem[big] = NULL;
 238
 239                 list_for_each_entry(vpgd, &vm->pgd_list, head) {
 240                         mmu->func->map_pgt(vpgd->obj, pde, vpgt->mem);
 241                 }
 242
 243                 mmu->func->flush(vm);
 244
 245                 nvkm_memory_del(&pgt);
 246         }
 247 }
 248
 249 static int
 250 nvkm_vm_map_pgt(struct nvkm_vm *vm, u32 pde, u32 type)
 251 {
 252         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 253         struct nvkm_vm_pgt *vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 254         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 255         int big = (type != mmu->func->spg_shift);
 256         u32 pgt_size;
 257         int ret;
 258
 259         pgt_size  = (1 << (mmu->func->pgt_bits + 12)) >> type;
 260         pgt_size *= 8;
 261
 262         ret = nvkm_memory_new(mmu->subdev.device, NVKM_MEM_TARGET_INST,
 263                               pgt_size, 0x1000, true, &vpgt->mem[big]);
 264         if (unlikely(ret))
 265                 return ret;
 266
 267         list_for_each_entry(vpgd, &vm->pgd_list, head) {
 268                 mmu->func->map_pgt(vpgd->obj, pde, vpgt->mem);
 269         }
 270
 271         vpgt->refcount[big]++;
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 int
 276 nvkm_vm_get(struct nvkm_vm *vm, u64 size, u32 page_shift, u32 access,
 277             struct nvkm_vma *vma)
 278 {
 279         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 280         u32 align = (1 << page_shift) >> 12;
 281         u32 msize = size >> 12;
 282         u32 fpde, lpde, pde;
 283         int ret;
 284
 285         mutex_lock(&vm->mutex);
 286         ret = nvkm_mm_head(&vm->mm, 0, page_shift, msize, msize, align,
 287                            &vma->node);
 288         if (unlikely(ret != 0)) {
 289                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 290                 return ret;
 291         }
 292
 293         fpde = (vma->node->offset >> mmu->func->pgt_bits);
 294         lpde = (vma->node->offset + vma->node->length - 1) >> mmu->func->pgt_bits;
 295
 296         for (pde = fpde; pde <= lpde; pde++) {
 297                 struct nvkm_vm_pgt *vpgt = &vm->pgt[pde - vm->fpde];
 298                 int big = (vma->node->type != mmu->func->spg_shift);
 299
 300                 if (likely(vpgt->refcount[big])) {
 301                         vpgt->refcount[big]++;
 302                         continue;
 303                 }
 304
 305                 ret = nvkm_vm_map_pgt(vm, pde, vma->node->type);
 306                 if (ret) {
 307                         if (pde != fpde)
 308                                 nvkm_vm_unmap_pgt(vm, big, fpde, pde - 1);
 309                         nvkm_mm_free(&vm->mm, &vma->node);
 310                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 311                         return ret;
 312                 }
 313         }
 314         mutex_unlock(&vm->mutex);
 315
 316         vma->vm = NULL;
 317         nvkm_vm_ref(vm, &vma->vm, NULL);
 318         vma->offset = (u64)vma->node->offset << 12;
 319         vma->access = access;
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 void
 324 nvkm_vm_put(struct nvkm_vma *vma)
 325 {
 326         struct nvkm_mmu *mmu;
 327         struct nvkm_vm *vm;
 328         u32 fpde, lpde;
 329
 330         if (unlikely(vma->node == NULL))
 331                 return;
 332         vm = vma->vm;
 333         mmu = vm->mmu;
 334
 335         fpde = (vma->node->offset >> mmu->func->pgt_bits);
 336         lpde = (vma->node->offset + vma->node->length - 1) >> mmu->func->pgt_bits;
 337
 338         mutex_lock(&vm->mutex);
 339         nvkm_vm_unmap_pgt(vm, vma->node->type != mmu->func->spg_shift, fpde, lpde);
 340         nvkm_mm_free(&vm->mm, &vma->node);
 341         mutex_unlock(&vm->mutex);
 342
 343         nvkm_vm_ref(NULL, &vma->vm, NULL);
 344 }
 345
 346 int
 347 nvkm_vm_boot(struct nvkm_vm *vm, u64 size)
 348 {
 349         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 350         struct nvkm_memory *pgt;
 351         int ret;
 352
 353         ret = nvkm_memory_new(mmu->subdev.device, NVKM_MEM_TARGET_INST,
 354                               (size >> mmu->func->spg_shift) * 8, 0x1000, true, &pgt);
 355         if (ret == 0) {
 356                 vm->pgt[0].refcount[0] = 1;
 357                 vm->pgt[0].mem[0] = pgt;
 358                 nvkm_memory_boot(pgt, vm);
 359         }
 360
 361         return ret;
 362 }
 363
 364 int
 365 nvkm_vm_create(struct nvkm_mmu *mmu, u64 offset, u64 length, u64 mm_offset,
 366                u32 block, struct lock_class_key *key, struct nvkm_vm **pvm)
 367 {
 368         static struct lock_class_key _key;
 369         struct nvkm_vm *vm;
 370         u64 mm_length = (offset + length) - mm_offset;
 371         int ret;
 372
 373         vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
 374         if (!vm)
 375                 return -ENOMEM;
 376
 377         __mutex_init(&vm->mutex, "&vm->mutex", key ? key : &_key);
 378         INIT_LIST_HEAD(&vm->pgd_list);
 379         vm->mmu = mmu;
 380         kref_init(&vm->refcount);
 381         vm->fpde = offset >> (mmu->func->pgt_bits + 12);
 382         vm->lpde = (offset + length - 1) >> (mmu->func->pgt_bits + 12);
 383
 384         vm->pgt  = vzalloc((vm->lpde - vm->fpde + 1) * sizeof(*vm->pgt));
 385         if (!vm->pgt) {
 386                 kfree(vm);
 387                 return -ENOMEM;
 388         }
 389
 390         ret = nvkm_mm_init(&vm->mm, mm_offset >> 12, mm_length >> 12,
 391                            block >> 12);
 392         if (ret) {
 393                 vfree(vm->pgt);
 394                 kfree(vm);
 395                 return ret;
 396         }
 397
 398         *pvm = vm;
 399
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 int
 404 nvkm_vm_new(struct nvkm_device *device, u64 offset, u64 length, u64 mm_offset,
 405             struct lock_class_key *key, struct nvkm_vm **pvm)
 406 {
 407         struct nvkm_mmu *mmu = device->mmu;
 408         if (!mmu->func->create)
 409                 return -EINVAL;
 410         return mmu->func->create(mmu, offset, length, mm_offset, key, pvm);
 411 }
 412
 413 static int
 414 nvkm_vm_link(struct nvkm_vm *vm, struct nvkm_gpuobj *pgd)
 415 {
 416         struct nvkm_mmu *mmu = vm->mmu;
 417         struct nvkm_vm_pgd *vpgd;
 418         int i;
 419
 420         if (!pgd)
 421                 return 0;
 422
 423         vpgd = kzalloc(sizeof(*vpgd), GFP_KERNEL);
 424         if (!vpgd)
 425                 return -ENOMEM;
 426
 427         vpgd->obj = pgd;
 428
 429         mutex_lock(&vm->mutex);
 430         for (i = vm->fpde; i <= vm->lpde; i++)
 431                 mmu->func->map_pgt(pgd, i, vm->pgt[i - vm->fpde].mem);
 432         list_add(&vpgd->head, &vm->pgd_list);
 433         mutex_unlock(&vm->mutex);
 434         return 0;
 435 }
 436
 437 static void
 438 nvkm_vm_unlink(struct nvkm_vm *vm, struct nvkm_gpuobj *mpgd)
 439 {
 440         struct nvkm_vm_pgd *vpgd, *tmp;
 441
 442         if (!mpgd)
 443                 return;
 444
 445         mutex_lock(&vm->mutex);
 446         list_for_each_entry_safe(vpgd, tmp, &vm->pgd_list, head) {
 447                 if (vpgd->obj == mpgd) {
 448                         list_del(&vpgd->head);
 449                         kfree(vpgd);
 450                         break;
 451                 }
 452         }
 453         mutex_unlock(&vm->mutex);
 454 }
 455
 456 static void
 457 nvkm_vm_del(struct kref *kref)
 458 {
 459         struct nvkm_vm *vm = container_of(kref, typeof(*vm), refcount);
 460         struct nvkm_vm_pgd *vpgd, *tmp;
 461
 462         list_for_each_entry_safe(vpgd, tmp, &vm->pgd_list, head) {
 463                 nvkm_vm_unlink(vm, vpgd->obj);
 464         }
 465
 466         nvkm_mm_fini(&vm->mm);
 467         vfree(vm->pgt);
 468         kfree(vm);
 469 }
 470
 471 int
 472 nvkm_vm_ref(struct nvkm_vm *ref, struct nvkm_vm **ptr, struct nvkm_gpuobj *pgd)
 473 {
 474         if (ref) {
 475                 int ret = nvkm_vm_link(ref, pgd);
 476                 if (ret)
 477                         return ret;
 478
 479                 kref_get(&ref->refcount);
 480         }
 481
 482         if (*ptr) {
 483                 nvkm_vm_unlink(*ptr, pgd);
 484                 kref_put(&(*ptr)->refcount, nvkm_vm_del);
 485         }
 486
 487         *ptr = ref;
 488         return 0;
 489 }
 490
 491 static int
 492 nvkm_mmu_oneinit(struct nvkm_subdev *subdev)
 493 {
 494         struct nvkm_mmu *mmu = nvkm_mmu(subdev);
 495         if (mmu->func->oneinit)
 496                 return mmu->func->oneinit(mmu);
 497         return 0;
 498 }
 499
 500 static int
 501 nvkm_mmu_init(struct nvkm_subdev *subdev)
 502 {
 503         struct nvkm_mmu *mmu = nvkm_mmu(subdev);
 504         if (mmu->func->init)
 505                 mmu->func->init(mmu);
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 static void *
 510 nvkm_mmu_dtor(struct nvkm_subdev *subdev)
 511 {
 512         struct nvkm_mmu *mmu = nvkm_mmu(subdev);
 513         if (mmu->func->dtor)
 514                 return mmu->func->dtor(mmu);
 515         return mmu;
 516 }
 517
 518 static const struct nvkm_subdev_func
 519 nvkm_mmu = {
 520         .dtor = nvkm_mmu_dtor,
 521         .oneinit = nvkm_mmu_oneinit,
 522         .init = nvkm_mmu_init,
 523 };
 524
 525 void
 526 nvkm_mmu_ctor(const struct nvkm_mmu_func *func, struct nvkm_device *device,
 527               int index, struct nvkm_mmu *mmu)
 528 {
 529         nvkm_subdev_ctor(&nvkm_mmu, device, index, &mmu->subdev);
 530         mmu->func = func;
 531         mmu->limit = func->limit;
 532         mmu->dma_bits = func->dma_bits;
 533         mmu->lpg_shift = func->lpg_shift;
 534 }
 535
 536 int
 537 nvkm_mmu_new_(const struct nvkm_mmu_func *func, struct nvkm_device *device,
 538               int index, struct nvkm_mmu **pmmu)
 539 {
 540         if (!(*pmmu = kzalloc(sizeof(**pmmu), GFP_KERNEL)))
 541                 return -ENOMEM;
 542         nvkm_mmu_ctor(func, device, index, *pmmu);
 543         return 0;
 544 }