Merge tag 'atlas7-pinctrl-dts-for-4.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / gpu / drm / amd / amdgpu / amdgpu_vm.c
1 /*
2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
23  *
24  * Authors: Dave Airlie
25  *          Alex Deucher
26  *          Jerome Glisse
27  */
28 #include <drm/drmP.h>
29 #include <drm/amdgpu_drm.h>
30 #include "amdgpu.h"
31 #include "amdgpu_trace.h"
32
33 /*
34  * GPUVM
35  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
36  * rather than there being a single global gart table
37  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
38  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
39  * vram pages and system memory pages and system memory pages
40  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
41  * (uncached system pages).
42  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
43  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
44  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
45  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
46  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
47  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
48  * command buffers and a VMID is assigned.
49  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
50  * SI supports 16.
51  */
52
53 /**
54  * amdgpu_vm_num_pde - return the number of page directory entries
55  *
56  * @adev: amdgpu_device pointer
57  *
58  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
59  */
60 static unsigned amdgpu_vm_num_pdes(struct amdgpu_device *adev)
61 {
62         return adev->vm_manager.max_pfn >> amdgpu_vm_block_size;
63 }
64
65 /**
66  * amdgpu_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
67  *
68  * @adev: amdgpu_device pointer
69  *
70  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
71  */
72 static unsigned amdgpu_vm_directory_size(struct amdgpu_device *adev)
73 {
74         return AMDGPU_GPU_PAGE_ALIGN(amdgpu_vm_num_pdes(adev) * 8);
75 }
76
77 /**
78  * amdgpu_vm_get_bos - add the vm BOs to a validation list
79  *
80  * @vm: vm providing the BOs
81  * @head: head of validation list
82  *
83  * Add the page directory to the list of BOs to
84  * validate for command submission (cayman+).
85  */
86 struct amdgpu_bo_list_entry *amdgpu_vm_get_bos(struct amdgpu_device *adev,
87                                           struct amdgpu_vm *vm,
88                                           struct list_head *head)
89 {
90         struct amdgpu_bo_list_entry *list;
91         unsigned i, idx;
92
93         mutex_lock(&vm->mutex);
94         list = drm_malloc_ab(vm->max_pde_used + 2,
95                              sizeof(struct amdgpu_bo_list_entry));
96         if (!list) {
97                 mutex_unlock(&vm->mutex);
98                 return NULL;
99         }
100
101         /* add the vm page table to the list */
102         list[0].robj = vm->page_directory;
103         list[0].prefered_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
104         list[0].allowed_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
105         list[0].priority = 0;
106         list[0].tv.bo = &vm->page_directory->tbo;
107         list[0].tv.shared = true;
108         list_add(&list[0].tv.head, head);
109
110         for (i = 0, idx = 1; i <= vm->max_pde_used; i++) {
111                 if (!vm->page_tables[i].bo)
112                         continue;
113
114                 list[idx].robj = vm->page_tables[i].bo;
115                 list[idx].prefered_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
116                 list[idx].allowed_domains = AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM;
117                 list[idx].priority = 0;
118                 list[idx].tv.bo = &list[idx].robj->tbo;
119                 list[idx].tv.shared = true;
120                 list_add(&list[idx++].tv.head, head);
121         }
122         mutex_unlock(&vm->mutex);
123
124         return list;
125 }
126
127 /**
128  * amdgpu_vm_grab_id - allocate the next free VMID
129  *
130  * @ring: ring we want to submit job to
131  * @vm: vm to allocate id for
132  *
133  * Allocate an id for the vm (cayman+).
134  * Returns the fence we need to sync to (if any).
135  *
136  * Global and local mutex must be locked!
137  */
138 struct amdgpu_fence *amdgpu_vm_grab_id(struct amdgpu_ring *ring,
139                                        struct amdgpu_vm *vm)
140 {
141         struct amdgpu_fence *best[AMDGPU_MAX_RINGS] = {};
142         struct amdgpu_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring->idx];
143         struct amdgpu_device *adev = ring->adev;
144
145         unsigned choices[2] = {};
146         unsigned i;
147
148         /* check if the id is still valid */
149         if (vm_id->id && vm_id->last_id_use &&
150             vm_id->last_id_use == adev->vm_manager.active[vm_id->id])
151                 return NULL;
152
153         /* we definately need to flush */
154         vm_id->pd_gpu_addr = ~0ll;
155
156         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
157         for (i = 1; i < adev->vm_manager.nvm; ++i) {
158                 struct amdgpu_fence *fence = adev->vm_manager.active[i];
159
160                 if (fence == NULL) {
161                         /* found a free one */
162                         vm_id->id = i;
163                         trace_amdgpu_vm_grab_id(i, ring->idx);
164                         return NULL;
165                 }
166
167                 if (amdgpu_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring->idx])) {
168                         best[fence->ring->idx] = fence;
169                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
170                 }
171         }
172
173         for (i = 0; i < 2; ++i) {
174                 if (choices[i]) {
175                         vm_id->id = choices[i];
176                         trace_amdgpu_vm_grab_id(choices[i], ring->idx);
177                         return adev->vm_manager.active[choices[i]];
178                 }
179         }
180
181         /* should never happen */
182         BUG();
183         return NULL;
184 }
185
186 /**
187  * amdgpu_vm_flush - hardware flush the vm
188  *
189  * @ring: ring to use for flush
190  * @vm: vm we want to flush
191  * @updates: last vm update that we waited for
192  *
193  * Flush the vm (cayman+).
194  *
195  * Global and local mutex must be locked!
196  */
197 void amdgpu_vm_flush(struct amdgpu_ring *ring,
198                      struct amdgpu_vm *vm,
199                      struct amdgpu_fence *updates)
200 {
201         uint64_t pd_addr = amdgpu_bo_gpu_offset(vm->page_directory);
202         struct amdgpu_vm_id *vm_id = &vm->ids[ring->idx];
203
204         if (pd_addr != vm_id->pd_gpu_addr || !vm_id->flushed_updates ||
205             amdgpu_fence_is_earlier(vm_id->flushed_updates, updates)) {
206
207                 trace_amdgpu_vm_flush(pd_addr, ring->idx, vm_id->id);
208                 amdgpu_fence_unref(&vm_id->flushed_updates);
209                 vm_id->flushed_updates = amdgpu_fence_ref(updates);
210                 vm_id->pd_gpu_addr = pd_addr;
211                 amdgpu_ring_emit_vm_flush(ring, vm_id->id, vm_id->pd_gpu_addr);
212         }
213 }
214
215 /**
216  * amdgpu_vm_fence - remember fence for vm
217  *
218  * @adev: amdgpu_device pointer
219  * @vm: vm we want to fence
220  * @fence: fence to remember
221  *
222  * Fence the vm (cayman+).
223  * Set the fence used to protect page table and id.
224  *
225  * Global and local mutex must be locked!
226  */
227 void amdgpu_vm_fence(struct amdgpu_device *adev,
228                      struct amdgpu_vm *vm,
229                      struct amdgpu_fence *fence)
230 {
231         unsigned ridx = fence->ring->idx;
232         unsigned vm_id = vm->ids[ridx].id;
233
234         amdgpu_fence_unref(&adev->vm_manager.active[vm_id]);
235         adev->vm_manager.active[vm_id] = amdgpu_fence_ref(fence);
236
237         amdgpu_fence_unref(&vm->ids[ridx].last_id_use);
238         vm->ids[ridx].last_id_use = amdgpu_fence_ref(fence);
239 }
240
241 /**
242  * amdgpu_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
243  *
244  * @vm: requested vm
245  * @bo: requested buffer object
246  *
247  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
248  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
249  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
250  *
251  * Object has to be reserved!
252  */
253 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_find(struct amdgpu_vm *vm,
254                                        struct amdgpu_bo *bo)
255 {
256         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
257
258         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
259                 if (bo_va->vm == vm) {
260                         return bo_va;
261                 }
262         }
263         return NULL;
264 }
265
266 /**
267  * amdgpu_vm_update_pages - helper to call the right asic function
268  *
269  * @adev: amdgpu_device pointer
270  * @ib: indirect buffer to fill with commands
271  * @pe: addr of the page entry
272  * @addr: dst addr to write into pe
273  * @count: number of page entries to update
274  * @incr: increase next addr by incr bytes
275  * @flags: hw access flags
276  * @gtt_flags: GTT hw access flags
277  *
278  * Traces the parameters and calls the right asic functions
279  * to setup the page table using the DMA.
280  */
281 static void amdgpu_vm_update_pages(struct amdgpu_device *adev,
282                                    struct amdgpu_ib *ib,
283                                    uint64_t pe, uint64_t addr,
284                                    unsigned count, uint32_t incr,
285                                    uint32_t flags, uint32_t gtt_flags)
286 {
287         trace_amdgpu_vm_set_page(pe, addr, count, incr, flags);
288
289         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) && (flags == gtt_flags)) {
290                 uint64_t src = adev->gart.table_addr + (addr >> 12) * 8;
291                 amdgpu_vm_copy_pte(adev, ib, pe, src, count);
292
293         } else if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) || (count < 3)) {
294                 amdgpu_vm_write_pte(adev, ib, pe, addr,
295                                       count, incr, flags);
296
297         } else {
298                 amdgpu_vm_set_pte_pde(adev, ib, pe, addr,
299                                       count, incr, flags);
300         }
301 }
302
303 /**
304  * amdgpu_vm_clear_bo - initially clear the page dir/table
305  *
306  * @adev: amdgpu_device pointer
307  * @bo: bo to clear
308  */
309 static int amdgpu_vm_clear_bo(struct amdgpu_device *adev,
310                               struct amdgpu_bo *bo)
311 {
312         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
313         struct amdgpu_ib ib;
314         unsigned entries;
315         uint64_t addr;
316         int r;
317
318         r = amdgpu_bo_reserve(bo, false);
319         if (r)
320                 return r;
321
322         r = reservation_object_reserve_shared(bo->tbo.resv);
323         if (r)
324                 return r;
325
326         r = ttm_bo_validate(&bo->tbo, &bo->placement, true, false);
327         if (r)
328                 goto error_unreserve;
329
330         addr = amdgpu_bo_gpu_offset(bo);
331         entries = amdgpu_bo_size(bo) / 8;
332
333         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, entries * 2 + 64, &ib);
334         if (r)
335                 goto error_unreserve;
336
337         ib.length_dw = 0;
338
339         amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, addr, 0, entries, 0, 0, 0);
340         amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
341         WARN_ON(ib.length_dw > 64);
342
343         r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
344         if (r)
345                 goto error_free;
346
347         amdgpu_bo_fence(bo, ib.fence, true);
348
349 error_free:
350         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
351
352 error_unreserve:
353         amdgpu_bo_unreserve(bo);
354         return r;
355 }
356
357 /**
358  * amdgpu_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
359  *
360  * @adev: amdgpu_device pointer
361  * @addr: the unmapped addr
362  *
363  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
364  * to (cayman+).
365  * Returns the physical address of the page.
366  */
367 uint64_t amdgpu_vm_map_gart(struct amdgpu_device *adev, uint64_t addr)
368 {
369         uint64_t result;
370
371         /* page table offset */
372         result = adev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
373
374         /* in case cpu page size != gpu page size*/
375         result |= addr & (~PAGE_MASK);
376
377         return result;
378 }
379
380 /**
381  * amdgpu_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
382  *
383  * @adev: amdgpu_device pointer
384  * @vm: requested vm
385  * @start: start of GPU address range
386  * @end: end of GPU address range
387  *
388  * Allocates new page tables if necessary
389  * and updates the page directory (cayman+).
390  * Returns 0 for success, error for failure.
391  *
392  * Global and local mutex must be locked!
393  */
394 int amdgpu_vm_update_page_directory(struct amdgpu_device *adev,
395                                     struct amdgpu_vm *vm)
396 {
397         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
398         struct amdgpu_bo *pd = vm->page_directory;
399         uint64_t pd_addr = amdgpu_bo_gpu_offset(pd);
400         uint32_t incr = AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8;
401         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
402         unsigned count = 0, pt_idx, ndw;
403         struct amdgpu_ib ib;
404         int r;
405
406         /* padding, etc. */
407         ndw = 64;
408
409         /* assume the worst case */
410         ndw += vm->max_pde_used * 6;
411
412         /* update too big for an IB */
413         if (ndw > 0xfffff)
414                 return -ENOMEM;
415
416         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, ndw * 4, &ib);
417         if (r)
418                 return r;
419         ib.length_dw = 0;
420
421         /* walk over the address space and update the page directory */
422         for (pt_idx = 0; pt_idx <= vm->max_pde_used; ++pt_idx) {
423                 struct amdgpu_bo *bo = vm->page_tables[pt_idx].bo;
424                 uint64_t pde, pt;
425
426                 if (bo == NULL)
427                         continue;
428
429                 pt = amdgpu_bo_gpu_offset(bo);
430                 if (vm->page_tables[pt_idx].addr == pt)
431                         continue;
432                 vm->page_tables[pt_idx].addr = pt;
433
434                 pde = pd_addr + pt_idx * 8;
435                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
436                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
437
438                         if (count) {
439                                 amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, last_pde,
440                                                        last_pt, count, incr,
441                                                        AMDGPU_PTE_VALID, 0);
442                         }
443
444                         count = 1;
445                         last_pde = pde;
446                         last_pt = pt;
447                 } else {
448                         ++count;
449                 }
450         }
451
452         if (count)
453                 amdgpu_vm_update_pages(adev, &ib, last_pde, last_pt, count,
454                                        incr, AMDGPU_PTE_VALID, 0);
455
456         if (ib.length_dw != 0) {
457                 amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
458                 amdgpu_sync_resv(adev, &ib.sync, pd->tbo.resv, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
459                 WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
460                 r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
461                 if (r) {
462                         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
463                         return r;
464                 }
465                 amdgpu_bo_fence(pd, ib.fence, true);
466         }
467         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
468
469         return 0;
470 }
471
472 /**
473  * amdgpu_vm_frag_ptes - add fragment information to PTEs
474  *
475  * @adev: amdgpu_device pointer
476  * @ib: IB for the update
477  * @pe_start: first PTE to handle
478  * @pe_end: last PTE to handle
479  * @addr: addr those PTEs should point to
480  * @flags: hw mapping flags
481  * @gtt_flags: GTT hw mapping flags
482  *
483  * Global and local mutex must be locked!
484  */
485 static void amdgpu_vm_frag_ptes(struct amdgpu_device *adev,
486                                 struct amdgpu_ib *ib,
487                                 uint64_t pe_start, uint64_t pe_end,
488                                 uint64_t addr, uint32_t flags,
489                                 uint32_t gtt_flags)
490 {
491         /**
492          * The MC L1 TLB supports variable sized pages, based on a fragment
493          * field in the PTE. When this field is set to a non-zero value, page
494          * granularity is increased from 4KB to (1 << (12 + frag)). The PTE
495          * flags are considered valid for all PTEs within the fragment range
496          * and corresponding mappings are assumed to be physically contiguous.
497          *
498          * The L1 TLB can store a single PTE for the whole fragment,
499          * significantly increasing the space available for translation
500          * caching. This leads to large improvements in throughput when the
501          * TLB is under pressure.
502          *
503          * The L2 TLB distributes small and large fragments into two
504          * asymmetric partitions. The large fragment cache is significantly
505          * larger. Thus, we try to use large fragments wherever possible.
506          * Userspace can support this by aligning virtual base address and
507          * allocation size to the fragment size.
508          */
509
510         /* SI and newer are optimized for 64KB */
511         uint64_t frag_flags = AMDGPU_PTE_FRAG_64KB;
512         uint64_t frag_align = 0x80;
513
514         uint64_t frag_start = ALIGN(pe_start, frag_align);
515         uint64_t frag_end = pe_end & ~(frag_align - 1);
516
517         unsigned count;
518
519         /* system pages are non continuously */
520         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) || !(flags & AMDGPU_PTE_VALID) ||
521             (frag_start >= frag_end)) {
522
523                 count = (pe_end - pe_start) / 8;
524                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, pe_start, addr, count,
525                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
526                 return;
527         }
528
529         /* handle the 4K area at the beginning */
530         if (pe_start != frag_start) {
531                 count = (frag_start - pe_start) / 8;
532                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, pe_start, addr, count,
533                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
534                 addr += AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE * count;
535         }
536
537         /* handle the area in the middle */
538         count = (frag_end - frag_start) / 8;
539         amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, frag_start, addr, count,
540                                AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags | frag_flags,
541                                gtt_flags);
542
543         /* handle the 4K area at the end */
544         if (frag_end != pe_end) {
545                 addr += AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE * count;
546                 count = (pe_end - frag_end) / 8;
547                 amdgpu_vm_update_pages(adev, ib, frag_end, addr, count,
548                                        AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, flags, gtt_flags);
549         }
550 }
551
552 /**
553  * amdgpu_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
554  *
555  * @adev: amdgpu_device pointer
556  * @vm: requested vm
557  * @start: start of GPU address range
558  * @end: end of GPU address range
559  * @dst: destination address to map to
560  * @flags: mapping flags
561  *
562  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
563  *
564  * Global and local mutex must be locked!
565  */
566 static int amdgpu_vm_update_ptes(struct amdgpu_device *adev,
567                                  struct amdgpu_vm *vm,
568                                  struct amdgpu_ib *ib,
569                                  uint64_t start, uint64_t end,
570                                  uint64_t dst, uint32_t flags,
571                                  uint32_t gtt_flags)
572 {
573         uint64_t mask = AMDGPU_VM_PTE_COUNT - 1;
574         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
575         unsigned count = 0;
576         uint64_t addr;
577
578         /* walk over the address space and update the page tables */
579         for (addr = start; addr < end; ) {
580                 uint64_t pt_idx = addr >> amdgpu_vm_block_size;
581                 struct amdgpu_bo *pt = vm->page_tables[pt_idx].bo;
582                 unsigned nptes;
583                 uint64_t pte;
584                 int r;
585
586                 amdgpu_sync_resv(adev, &ib->sync, pt->tbo.resv,
587                                  AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
588                 r = reservation_object_reserve_shared(pt->tbo.resv);
589                 if (r)
590                         return r;
591
592                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
593                         nptes = end - addr;
594                 else
595                         nptes = AMDGPU_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
596
597                 pte = amdgpu_bo_gpu_offset(pt);
598                 pte += (addr & mask) * 8;
599
600                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
601
602                         if (count) {
603                                 amdgpu_vm_frag_ptes(adev, ib, last_pte,
604                                                     last_pte + 8 * count,
605                                                     last_dst, flags,
606                                                     gtt_flags);
607                         }
608
609                         count = nptes;
610                         last_pte = pte;
611                         last_dst = dst;
612                 } else {
613                         count += nptes;
614                 }
615
616                 addr += nptes;
617                 dst += nptes * AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
618         }
619
620         if (count) {
621                 amdgpu_vm_frag_ptes(adev, ib, last_pte,
622                                     last_pte + 8 * count,
623                                     last_dst, flags, gtt_flags);
624         }
625
626         return 0;
627 }
628
629 /**
630  * amdgpu_vm_fence_pts - fence page tables after an update
631  *
632  * @vm: requested vm
633  * @start: start of GPU address range
634  * @end: end of GPU address range
635  * @fence: fence to use
636  *
637  * Fence the page tables in the range @start - @end (cayman+).
638  *
639  * Global and local mutex must be locked!
640  */
641 static void amdgpu_vm_fence_pts(struct amdgpu_vm *vm,
642                                 uint64_t start, uint64_t end,
643                                 struct amdgpu_fence *fence)
644 {
645         unsigned i;
646
647         start >>= amdgpu_vm_block_size;
648         end >>= amdgpu_vm_block_size;
649
650         for (i = start; i <= end; ++i)
651                 amdgpu_bo_fence(vm->page_tables[i].bo, fence, true);
652 }
653
654 /**
655  * amdgpu_vm_bo_update_mapping - update a mapping in the vm page table
656  *
657  * @adev: amdgpu_device pointer
658  * @vm: requested vm
659  * @mapping: mapped range and flags to use for the update
660  * @addr: addr to set the area to
661  * @gtt_flags: flags as they are used for GTT
662  * @fence: optional resulting fence
663  *
664  * Fill in the page table entries for @mapping.
665  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
666  *
667  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
668  */
669 static int amdgpu_vm_bo_update_mapping(struct amdgpu_device *adev,
670                                        struct amdgpu_vm *vm,
671                                        struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping,
672                                        uint64_t addr, uint32_t gtt_flags,
673                                        struct amdgpu_fence **fence)
674 {
675         struct amdgpu_ring *ring = adev->vm_manager.vm_pte_funcs_ring;
676         unsigned nptes, ncmds, ndw;
677         uint32_t flags = gtt_flags;
678         struct amdgpu_ib ib;
679         int r;
680
681         /* normally,bo_va->flags only contians READABLE and WIRTEABLE bit go here
682          * but in case of something, we filter the flags in first place
683          */
684         if (!(mapping->flags & AMDGPU_PTE_READABLE))
685                 flags &= ~AMDGPU_PTE_READABLE;
686         if (!(mapping->flags & AMDGPU_PTE_WRITEABLE))
687                 flags &= ~AMDGPU_PTE_WRITEABLE;
688
689         trace_amdgpu_vm_bo_update(mapping);
690
691         nptes = mapping->it.last - mapping->it.start + 1;
692
693         /*
694          * reserve space for one command every (1 << BLOCK_SIZE)
695          *  entries or 2k dwords (whatever is smaller)
696          */
697         ncmds = (nptes >> min(amdgpu_vm_block_size, 11)) + 1;
698
699         /* padding, etc. */
700         ndw = 64;
701
702         if ((flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) && (flags == gtt_flags)) {
703                 /* only copy commands needed */
704                 ndw += ncmds * 7;
705
706         } else if (flags & AMDGPU_PTE_SYSTEM) {
707                 /* header for write data commands */
708                 ndw += ncmds * 4;
709
710                 /* body of write data command */
711                 ndw += nptes * 2;
712
713         } else {
714                 /* set page commands needed */
715                 ndw += ncmds * 10;
716
717                 /* two extra commands for begin/end of fragment */
718                 ndw += 2 * 10;
719         }
720
721         /* update too big for an IB */
722         if (ndw > 0xfffff)
723                 return -ENOMEM;
724
725         r = amdgpu_ib_get(ring, NULL, ndw * 4, &ib);
726         if (r)
727                 return r;
728         ib.length_dw = 0;
729
730         if (!(flags & AMDGPU_PTE_VALID)) {
731                 unsigned i;
732
733                 for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
734                         struct amdgpu_fence *f = vm->ids[i].last_id_use;
735                         amdgpu_sync_fence(&ib.sync, f);
736                 }
737         }
738
739         r = amdgpu_vm_update_ptes(adev, vm, &ib, mapping->it.start,
740                                   mapping->it.last + 1, addr + mapping->offset,
741                                   flags, gtt_flags);
742
743         if (r) {
744                 amdgpu_ib_free(adev, &ib);
745                 return r;
746         }
747
748         amdgpu_vm_pad_ib(adev, &ib);
749         WARN_ON(ib.length_dw > ndw);
750
751         r = amdgpu_ib_schedule(adev, 1, &ib, AMDGPU_FENCE_OWNER_VM);
752         if (r) {
753                 amdgpu_ib_free(adev, &ib);
754                 return r;
755         }
756         amdgpu_vm_fence_pts(vm, mapping->it.start,
757                             mapping->it.last + 1, ib.fence);
758         if (fence) {
759                 amdgpu_fence_unref(fence);
760                 *fence = amdgpu_fence_ref(ib.fence);
761         }
762         amdgpu_ib_free(adev, &ib);
763
764         return 0;
765 }
766
767 /**
768  * amdgpu_vm_bo_update - update all BO mappings in the vm page table
769  *
770  * @adev: amdgpu_device pointer
771  * @bo_va: requested BO and VM object
772  * @mem: ttm mem
773  *
774  * Fill in the page table entries for @bo_va.
775  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
776  *
777  * Object have to be reserved and mutex must be locked!
778  */
779 int amdgpu_vm_bo_update(struct amdgpu_device *adev,
780                         struct amdgpu_bo_va *bo_va,
781                         struct ttm_mem_reg *mem)
782 {
783         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
784         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
785         uint32_t flags;
786         uint64_t addr;
787         int r;
788
789         if (mem) {
790                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
791                 if (mem->mem_type != TTM_PL_TT)
792                         addr += adev->vm_manager.vram_base_offset;
793         } else {
794                 addr = 0;
795         }
796
797         if (addr == bo_va->addr)
798                 return 0;
799
800         flags = amdgpu_ttm_tt_pte_flags(adev, bo_va->bo->tbo.ttm, mem);
801
802         list_for_each_entry(mapping, &bo_va->mappings, list) {
803                 r = amdgpu_vm_bo_update_mapping(adev, vm, mapping, addr,
804                                                 flags, &bo_va->last_pt_update);
805                 if (r)
806                         return r;
807         }
808
809         bo_va->addr = addr;
810         spin_lock(&vm->status_lock);
811         list_del_init(&bo_va->vm_status);
812         spin_unlock(&vm->status_lock);
813
814         return 0;
815 }
816
817 /**
818  * amdgpu_vm_clear_freed - clear freed BOs in the PT
819  *
820  * @adev: amdgpu_device pointer
821  * @vm: requested vm
822  *
823  * Make sure all freed BOs are cleared in the PT.
824  * Returns 0 for success.
825  *
826  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
827  */
828 int amdgpu_vm_clear_freed(struct amdgpu_device *adev,
829                           struct amdgpu_vm *vm)
830 {
831         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
832         int r;
833
834         while (!list_empty(&vm->freed)) {
835                 mapping = list_first_entry(&vm->freed,
836                         struct amdgpu_bo_va_mapping, list);
837                 list_del(&mapping->list);
838
839                 r = amdgpu_vm_bo_update_mapping(adev, vm, mapping, 0, 0, NULL);
840                 kfree(mapping);
841                 if (r)
842                         return r;
843
844         }
845         return 0;
846
847 }
848
849 /**
850  * amdgpu_vm_clear_invalids - clear invalidated BOs in the PT
851  *
852  * @adev: amdgpu_device pointer
853  * @vm: requested vm
854  *
855  * Make sure all invalidated BOs are cleared in the PT.
856  * Returns 0 for success.
857  *
858  * PTs have to be reserved and mutex must be locked!
859  */
860 int amdgpu_vm_clear_invalids(struct amdgpu_device *adev,
861                              struct amdgpu_vm *vm, struct amdgpu_sync *sync)
862 {
863         struct amdgpu_bo_va *bo_va = NULL;
864         int r;
865
866         spin_lock(&vm->status_lock);
867         while (!list_empty(&vm->invalidated)) {
868                 bo_va = list_first_entry(&vm->invalidated,
869                         struct amdgpu_bo_va, vm_status);
870                 spin_unlock(&vm->status_lock);
871
872                 r = amdgpu_vm_bo_update(adev, bo_va, NULL);
873                 if (r)
874                         return r;
875
876                 spin_lock(&vm->status_lock);
877         }
878         spin_unlock(&vm->status_lock);
879
880         if (bo_va)
881                 amdgpu_sync_fence(sync, bo_va->last_pt_update);
882         return 0;
883 }
884
885 /**
886  * amdgpu_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
887  *
888  * @adev: amdgpu_device pointer
889  * @vm: requested vm
890  * @bo: amdgpu buffer object
891  *
892  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
893  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
894  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
895  *
896  * Object has to be reserved!
897  */
898 struct amdgpu_bo_va *amdgpu_vm_bo_add(struct amdgpu_device *adev,
899                                       struct amdgpu_vm *vm,
900                                       struct amdgpu_bo *bo)
901 {
902         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
903
904         bo_va = kzalloc(sizeof(struct amdgpu_bo_va), GFP_KERNEL);
905         if (bo_va == NULL) {
906                 return NULL;
907         }
908         bo_va->vm = vm;
909         bo_va->bo = bo;
910         bo_va->addr = 0;
911         bo_va->ref_count = 1;
912         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
913         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->mappings);
914         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_status);
915
916         mutex_lock(&vm->mutex);
917         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
918         mutex_unlock(&vm->mutex);
919
920         return bo_va;
921 }
922
923 /**
924  * amdgpu_vm_bo_map - map bo inside a vm
925  *
926  * @adev: amdgpu_device pointer
927  * @bo_va: bo_va to store the address
928  * @saddr: where to map the BO
929  * @offset: requested offset in the BO
930  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
931  *
932  * Add a mapping of the BO at the specefied addr into the VM.
933  * Returns 0 for success, error for failure.
934  *
935  * Object has to be reserved and gets unreserved by this function!
936  */
937 int amdgpu_vm_bo_map(struct amdgpu_device *adev,
938                      struct amdgpu_bo_va *bo_va,
939                      uint64_t saddr, uint64_t offset,
940                      uint64_t size, uint32_t flags)
941 {
942         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
943         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
944         struct interval_tree_node *it;
945         unsigned last_pfn, pt_idx;
946         uint64_t eaddr;
947         int r;
948
949         /* validate the parameters */
950         if (saddr & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK || offset & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK ||
951             size == 0 || size & AMDGPU_GPU_PAGE_MASK) {
952                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
953                 return -EINVAL;
954         }
955
956         /* make sure object fit at this offset */
957         eaddr = saddr + size;
958         if ((saddr >= eaddr) || (offset + size > amdgpu_bo_size(bo_va->bo))) {
959                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
960                 return -EINVAL;
961         }
962
963         last_pfn = eaddr / AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
964         if (last_pfn > adev->vm_manager.max_pfn) {
965                 dev_err(adev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
966                         last_pfn, adev->vm_manager.max_pfn);
967                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
968                 return -EINVAL;
969         }
970
971         mutex_lock(&vm->mutex);
972
973         saddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
974         eaddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
975
976         it = interval_tree_iter_first(&vm->va, saddr, eaddr - 1);
977         if (it) {
978                 struct amdgpu_bo_va_mapping *tmp;
979                 tmp = container_of(it, struct amdgpu_bo_va_mapping, it);
980                 /* bo and tmp overlap, invalid addr */
981                 dev_err(adev->dev, "bo %p va 0x%010Lx-0x%010Lx conflict with "
982                         "0x%010lx-0x%010lx\n", bo_va->bo, saddr, eaddr,
983                         tmp->it.start, tmp->it.last + 1);
984                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
985                 r = -EINVAL;
986                 goto error_unlock;
987         }
988
989         mapping = kmalloc(sizeof(*mapping), GFP_KERNEL);
990         if (!mapping) {
991                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
992                 r = -ENOMEM;
993                 goto error_unlock;
994         }
995
996         INIT_LIST_HEAD(&mapping->list);
997         mapping->it.start = saddr;
998         mapping->it.last = eaddr - 1;
999         mapping->offset = offset;
1000         mapping->flags = flags;
1001
1002         list_add(&mapping->list, &bo_va->mappings);
1003         interval_tree_insert(&mapping->it, &vm->va);
1004         trace_amdgpu_vm_bo_map(bo_va, mapping);
1005
1006         bo_va->addr = 0;
1007
1008         /* Make sure the page tables are allocated */
1009         saddr >>= amdgpu_vm_block_size;
1010         eaddr >>= amdgpu_vm_block_size;
1011
1012         BUG_ON(eaddr >= amdgpu_vm_num_pdes(adev));
1013
1014         if (eaddr > vm->max_pde_used)
1015                 vm->max_pde_used = eaddr;
1016
1017         amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1018
1019         /* walk over the address space and allocate the page tables */
1020         for (pt_idx = saddr; pt_idx <= eaddr; ++pt_idx) {
1021                 struct amdgpu_bo *pt;
1022
1023                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo)
1024                         continue;
1025
1026                 /* drop mutex to allocate and clear page table */
1027                 mutex_unlock(&vm->mutex);
1028
1029                 r = amdgpu_bo_create(adev, AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8,
1030                                      AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE, true,
1031                                      AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM, 0, NULL, &pt);
1032                 if (r)
1033                         goto error_free;
1034
1035                 r = amdgpu_vm_clear_bo(adev, pt);
1036                 if (r) {
1037                         amdgpu_bo_unref(&pt);
1038                         goto error_free;
1039                 }
1040
1041                 /* aquire mutex again */
1042                 mutex_lock(&vm->mutex);
1043                 if (vm->page_tables[pt_idx].bo) {
1044                         /* someone else allocated the pt in the meantime */
1045                         mutex_unlock(&vm->mutex);
1046                         amdgpu_bo_unref(&pt);
1047                         mutex_lock(&vm->mutex);
1048                         continue;
1049                 }
1050
1051                 vm->page_tables[pt_idx].addr = 0;
1052                 vm->page_tables[pt_idx].bo = pt;
1053         }
1054
1055         mutex_unlock(&vm->mutex);
1056         return 0;
1057
1058 error_free:
1059         mutex_lock(&vm->mutex);
1060         list_del(&mapping->list);
1061         interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1062         trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1063         kfree(mapping);
1064
1065 error_unlock:
1066         mutex_unlock(&vm->mutex);
1067         return r;
1068 }
1069
1070 /**
1071  * amdgpu_vm_bo_unmap - remove bo mapping from vm
1072  *
1073  * @adev: amdgpu_device pointer
1074  * @bo_va: bo_va to remove the address from
1075  * @saddr: where to the BO is mapped
1076  *
1077  * Remove a mapping of the BO at the specefied addr from the VM.
1078  * Returns 0 for success, error for failure.
1079  *
1080  * Object has to be reserved and gets unreserved by this function!
1081  */
1082 int amdgpu_vm_bo_unmap(struct amdgpu_device *adev,
1083                        struct amdgpu_bo_va *bo_va,
1084                        uint64_t saddr)
1085 {
1086         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping;
1087         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
1088
1089         saddr /= AMDGPU_GPU_PAGE_SIZE;
1090
1091         list_for_each_entry(mapping, &bo_va->mappings, list) {
1092                 if (mapping->it.start == saddr)
1093                         break;
1094         }
1095
1096         if (&mapping->list == &bo_va->mappings) {
1097                 amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1098                 return -ENOENT;
1099         }
1100
1101         mutex_lock(&vm->mutex);
1102         list_del(&mapping->list);
1103         interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1104         trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1105
1106         if (bo_va->addr) {
1107                 /* clear the old address */
1108                 list_add(&mapping->list, &vm->freed);
1109         } else {
1110                 kfree(mapping);
1111         }
1112         mutex_unlock(&vm->mutex);
1113         amdgpu_bo_unreserve(bo_va->bo);
1114
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 /**
1119  * amdgpu_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1120  *
1121  * @adev: amdgpu_device pointer
1122  * @bo_va: requested bo_va
1123  *
1124  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1125  *
1126  * Object have to be reserved!
1127  */
1128 void amdgpu_vm_bo_rmv(struct amdgpu_device *adev,
1129                       struct amdgpu_bo_va *bo_va)
1130 {
1131         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping, *next;
1132         struct amdgpu_vm *vm = bo_va->vm;
1133
1134         list_del(&bo_va->bo_list);
1135
1136         mutex_lock(&vm->mutex);
1137
1138         spin_lock(&vm->status_lock);
1139         list_del(&bo_va->vm_status);
1140         spin_unlock(&vm->status_lock);
1141
1142         list_for_each_entry_safe(mapping, next, &bo_va->mappings, list) {
1143                 list_del(&mapping->list);
1144                 interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1145                 trace_amdgpu_vm_bo_unmap(bo_va, mapping);
1146                 if (bo_va->addr)
1147                         list_add(&mapping->list, &vm->freed);
1148                 else
1149                         kfree(mapping);
1150         }
1151         amdgpu_fence_unref(&bo_va->last_pt_update);
1152         kfree(bo_va);
1153
1154         mutex_unlock(&vm->mutex);
1155 }
1156
1157 /**
1158  * amdgpu_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1159  *
1160  * @adev: amdgpu_device pointer
1161  * @vm: requested vm
1162  * @bo: amdgpu buffer object
1163  *
1164  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1165  */
1166 void amdgpu_vm_bo_invalidate(struct amdgpu_device *adev,
1167                              struct amdgpu_bo *bo)
1168 {
1169         struct amdgpu_bo_va *bo_va;
1170
1171         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1172                 if (bo_va->addr) {
1173                         spin_lock(&bo_va->vm->status_lock);
1174                         list_del(&bo_va->vm_status);
1175                         list_add(&bo_va->vm_status, &bo_va->vm->invalidated);
1176                         spin_unlock(&bo_va->vm->status_lock);
1177                 }
1178         }
1179 }
1180
1181 /**
1182  * amdgpu_vm_init - initialize a vm instance
1183  *
1184  * @adev: amdgpu_device pointer
1185  * @vm: requested vm
1186  *
1187  * Init @vm fields (cayman+).
1188  */
1189 int amdgpu_vm_init(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm)
1190 {
1191         const unsigned align = min(AMDGPU_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
1192                 AMDGPU_VM_PTE_COUNT * 8);
1193         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
1194         int i, r;
1195
1196         for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
1197                 vm->ids[i].id = 0;
1198                 vm->ids[i].flushed_updates = NULL;
1199                 vm->ids[i].last_id_use = NULL;
1200         }
1201         mutex_init(&vm->mutex);
1202         vm->va = RB_ROOT;
1203         spin_lock_init(&vm->status_lock);
1204         INIT_LIST_HEAD(&vm->invalidated);
1205         INIT_LIST_HEAD(&vm->freed);
1206
1207         pd_size = amdgpu_vm_directory_size(adev);
1208         pd_entries = amdgpu_vm_num_pdes(adev);
1209
1210         /* allocate page table array */
1211         pts_size = pd_entries * sizeof(struct amdgpu_vm_pt);
1212         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
1213         if (vm->page_tables == NULL) {
1214                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
1215                 return -ENOMEM;
1216         }
1217
1218         r = amdgpu_bo_create(adev, pd_size, align, true,
1219                              AMDGPU_GEM_DOMAIN_VRAM, 0,
1220                              NULL, &vm->page_directory);
1221         if (r)
1222                 return r;
1223
1224         r = amdgpu_vm_clear_bo(adev, vm->page_directory);
1225         if (r) {
1226                 amdgpu_bo_unref(&vm->page_directory);
1227                 vm->page_directory = NULL;
1228                 return r;
1229         }
1230
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 /**
1235  * amdgpu_vm_fini - tear down a vm instance
1236  *
1237  * @adev: amdgpu_device pointer
1238  * @vm: requested vm
1239  *
1240  * Tear down @vm (cayman+).
1241  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1242  */
1243 void amdgpu_vm_fini(struct amdgpu_device *adev, struct amdgpu_vm *vm)
1244 {
1245         struct amdgpu_bo_va_mapping *mapping, *tmp;
1246         int i;
1247
1248         if (!RB_EMPTY_ROOT(&vm->va)) {
1249                 dev_err(adev->dev, "still active bo inside vm\n");
1250         }
1251         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(mapping, tmp, &vm->va, it.rb) {
1252                 list_del(&mapping->list);
1253                 interval_tree_remove(&mapping->it, &vm->va);
1254                 kfree(mapping);
1255         }
1256         list_for_each_entry_safe(mapping, tmp, &vm->freed, list) {
1257                 list_del(&mapping->list);
1258                 kfree(mapping);
1259         }
1260
1261         for (i = 0; i < amdgpu_vm_num_pdes(adev); i++)
1262                 amdgpu_bo_unref(&vm->page_tables[i].bo);
1263         kfree(vm->page_tables);
1264
1265         amdgpu_bo_unref(&vm->page_directory);
1266
1267         for (i = 0; i < AMDGPU_MAX_RINGS; ++i) {
1268                 amdgpu_fence_unref(&vm->ids[i].flushed_updates);
1269                 amdgpu_fence_unref(&vm->ids[i].last_id_use);
1270         }
1271
1272         mutex_destroy(&vm->mutex);
1273 }