]> Git Repo - linux.git/blob - drivers/gpu/drm/panthor/panthor_mmu.c
Linux 6.14-rc3
[linux.git] / drivers / gpu / drm / panthor / panthor_mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 or MIT
2 /* Copyright 2019 Linaro, Ltd, Rob Herring <[email protected]> */
3 /* Copyright 2023 Collabora ltd. */
4
5 #include <drm/drm_debugfs.h>
6 #include <drm/drm_drv.h>
7 #include <drm/drm_exec.h>
8 #include <drm/drm_gpuvm.h>
9 #include <drm/drm_managed.h>
10 #include <drm/gpu_scheduler.h>
11 #include <drm/panthor_drm.h>
12
13 #include <linux/atomic.h>
14 #include <linux/bitfield.h>
15 #include <linux/delay.h>
16 #include <linux/dma-mapping.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/io.h>
19 #include <linux/iopoll.h>
20 #include <linux/io-pgtable.h>
21 #include <linux/iommu.h>
22 #include <linux/kmemleak.h>
23 #include <linux/platform_device.h>
24 #include <linux/pm_runtime.h>
25 #include <linux/rwsem.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/shmem_fs.h>
28 #include <linux/sizes.h>
29
30 #include "panthor_device.h"
31 #include "panthor_gem.h"
32 #include "panthor_heap.h"
33 #include "panthor_mmu.h"
34 #include "panthor_regs.h"
35 #include "panthor_sched.h"
36
37 #define MAX_AS_SLOTS                    32
38
39 struct panthor_vm;
40
41 /**
42  * struct panthor_as_slot - Address space slot
43  */
44 struct panthor_as_slot {
45         /** @vm: VM bound to this slot. NULL is no VM is bound. */
46         struct panthor_vm *vm;
47 };
48
49 /**
50  * struct panthor_mmu - MMU related data
51  */
52 struct panthor_mmu {
53         /** @irq: The MMU irq. */
54         struct panthor_irq irq;
55
56         /** @as: Address space related fields.
57          *
58          * The GPU has a limited number of address spaces (AS) slots, forcing
59          * us to re-assign them to re-assign slots on-demand.
60          */
61         struct {
62                 /** @slots_lock: Lock protecting access to all other AS fields. */
63                 struct mutex slots_lock;
64
65                 /** @alloc_mask: Bitmask encoding the allocated slots. */
66                 unsigned long alloc_mask;
67
68                 /** @faulty_mask: Bitmask encoding the faulty slots. */
69                 unsigned long faulty_mask;
70
71                 /** @slots: VMs currently bound to the AS slots. */
72                 struct panthor_as_slot slots[MAX_AS_SLOTS];
73
74                 /**
75                  * @lru_list: List of least recently used VMs.
76                  *
77                  * We use this list to pick a VM to evict when all slots are
78                  * used.
79                  *
80                  * There should be no more active VMs than there are AS slots,
81                  * so this LRU is just here to keep VMs bound until there's
82                  * a need to release a slot, thus avoid unnecessary TLB/cache
83                  * flushes.
84                  */
85                 struct list_head lru_list;
86         } as;
87
88         /** @vm: VMs management fields */
89         struct {
90                 /** @lock: Lock protecting access to list. */
91                 struct mutex lock;
92
93                 /** @list: List containing all VMs. */
94                 struct list_head list;
95
96                 /** @reset_in_progress: True if a reset is in progress. */
97                 bool reset_in_progress;
98
99                 /** @wq: Workqueue used for the VM_BIND queues. */
100                 struct workqueue_struct *wq;
101         } vm;
102 };
103
104 /**
105  * struct panthor_vm_pool - VM pool object
106  */
107 struct panthor_vm_pool {
108         /** @xa: Array used for VM handle tracking. */
109         struct xarray xa;
110 };
111
112 /**
113  * struct panthor_vma - GPU mapping object
114  *
115  * This is used to track GEM mappings in GPU space.
116  */
117 struct panthor_vma {
118         /** @base: Inherits from drm_gpuva. */
119         struct drm_gpuva base;
120
121         /** @node: Used to implement deferred release of VMAs. */
122         struct list_head node;
123
124         /**
125          * @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags.
126          *
127          * Only map related flags are accepted.
128          */
129         u32 flags;
130 };
131
132 /**
133  * struct panthor_vm_op_ctx - VM operation context
134  *
135  * With VM operations potentially taking place in a dma-signaling path, we
136  * need to make sure everything that might require resource allocation is
137  * pre-allocated upfront. This is what this operation context is far.
138  *
139  * We also collect resources that have been freed, so we can release them
140  * asynchronously, and let the VM_BIND scheduler process the next VM_BIND
141  * request.
142  */
143 struct panthor_vm_op_ctx {
144         /** @rsvd_page_tables: Pages reserved for the MMU page table update. */
145         struct {
146                 /** @count: Number of pages reserved. */
147                 u32 count;
148
149                 /** @ptr: Point to the first unused page in the @pages table. */
150                 u32 ptr;
151
152                 /**
153                  * @page: Array of pages that can be used for an MMU page table update.
154                  *
155                  * After an VM operation, there might be free pages left in this array.
156                  * They should be returned to the pt_cache as part of the op_ctx cleanup.
157                  */
158                 void **pages;
159         } rsvd_page_tables;
160
161         /**
162          * @preallocated_vmas: Pre-allocated VMAs to handle the remap case.
163          *
164          * Partial unmap requests or map requests overlapping existing mappings will
165          * trigger a remap call, which need to register up to three panthor_vma objects
166          * (one for the new mapping, and two for the previous and next mappings).
167          */
168         struct panthor_vma *preallocated_vmas[3];
169
170         /** @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags. */
171         u32 flags;
172
173         /** @va: Virtual range targeted by the VM operation. */
174         struct {
175                 /** @addr: Start address. */
176                 u64 addr;
177
178                 /** @range: Range size. */
179                 u64 range;
180         } va;
181
182         /**
183          * @returned_vmas: List of panthor_vma objects returned after a VM operation.
184          *
185          * For unmap operations, this will contain all VMAs that were covered by the
186          * specified VA range.
187          *
188          * For map operations, this will contain all VMAs that previously mapped to
189          * the specified VA range.
190          *
191          * Those VMAs, and the resources they point to will be released as part of
192          * the op_ctx cleanup operation.
193          */
194         struct list_head returned_vmas;
195
196         /** @map: Fields specific to a map operation. */
197         struct {
198                 /** @vm_bo: Buffer object to map. */
199                 struct drm_gpuvm_bo *vm_bo;
200
201                 /** @bo_offset: Offset in the buffer object. */
202                 u64 bo_offset;
203
204                 /**
205                  * @sgt: sg-table pointing to pages backing the GEM object.
206                  *
207                  * This is gathered at job creation time, such that we don't have
208                  * to allocate in ::run_job().
209                  */
210                 struct sg_table *sgt;
211
212                 /**
213                  * @new_vma: The new VMA object that will be inserted to the VA tree.
214                  */
215                 struct panthor_vma *new_vma;
216         } map;
217 };
218
219 /**
220  * struct panthor_vm - VM object
221  *
222  * A VM is an object representing a GPU (or MCU) virtual address space.
223  * It embeds the MMU page table for this address space, a tree containing
224  * all the virtual mappings of GEM objects, and other things needed to manage
225  * the VM.
226  *
227  * Except for the MCU VM, which is managed by the kernel, all other VMs are
228  * created by userspace and mostly managed by userspace, using the
229  * %DRM_IOCTL_PANTHOR_VM_BIND ioctl.
230  *
231  * A portion of the virtual address space is reserved for kernel objects,
232  * like heap chunks, and userspace gets to decide how much of the virtual
233  * address space is left to the kernel (half of the virtual address space
234  * by default).
235  */
236 struct panthor_vm {
237         /**
238          * @base: Inherit from drm_gpuvm.
239          *
240          * We delegate all the VA management to the common drm_gpuvm framework
241          * and only implement hooks to update the MMU page table.
242          */
243         struct drm_gpuvm base;
244
245         /**
246          * @sched: Scheduler used for asynchronous VM_BIND request.
247          *
248          * We use a 1:1 scheduler here.
249          */
250         struct drm_gpu_scheduler sched;
251
252         /**
253          * @entity: Scheduling entity representing the VM_BIND queue.
254          *
255          * There's currently one bind queue per VM. It doesn't make sense to
256          * allow more given the VM operations are serialized anyway.
257          */
258         struct drm_sched_entity entity;
259
260         /** @ptdev: Device. */
261         struct panthor_device *ptdev;
262
263         /** @memattr: Value to program to the AS_MEMATTR register. */
264         u64 memattr;
265
266         /** @pgtbl_ops: Page table operations. */
267         struct io_pgtable_ops *pgtbl_ops;
268
269         /** @root_page_table: Stores the root page table pointer. */
270         void *root_page_table;
271
272         /**
273          * @op_lock: Lock used to serialize operations on a VM.
274          *
275          * The serialization of jobs queued to the VM_BIND queue is already
276          * taken care of by drm_sched, but we need to serialize synchronous
277          * and asynchronous VM_BIND request. This is what this lock is for.
278          */
279         struct mutex op_lock;
280
281         /**
282          * @op_ctx: The context attached to the currently executing VM operation.
283          *
284          * NULL when no operation is in progress.
285          */
286         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx;
287
288         /**
289          * @mm: Memory management object representing the auto-VA/kernel-VA.
290          *
291          * Used to auto-allocate VA space for kernel-managed objects (tiler
292          * heaps, ...).
293          *
294          * For the MCU VM, this is managing the VA range that's used to map
295          * all shared interfaces.
296          *
297          * For user VMs, the range is specified by userspace, and must not
298          * exceed half of the VA space addressable.
299          */
300         struct drm_mm mm;
301
302         /** @mm_lock: Lock protecting the @mm field. */
303         struct mutex mm_lock;
304
305         /** @kernel_auto_va: Automatic VA-range for kernel BOs. */
306         struct {
307                 /** @start: Start of the automatic VA-range for kernel BOs. */
308                 u64 start;
309
310                 /** @size: Size of the automatic VA-range for kernel BOs. */
311                 u64 end;
312         } kernel_auto_va;
313
314         /** @as: Address space related fields. */
315         struct {
316                 /**
317                  * @id: ID of the address space this VM is bound to.
318                  *
319                  * A value of -1 means the VM is inactive/not bound.
320                  */
321                 int id;
322
323                 /** @active_cnt: Number of active users of this VM. */
324                 refcount_t active_cnt;
325
326                 /**
327                  * @lru_node: Used to instead the VM in the panthor_mmu::as::lru_list.
328                  *
329                  * Active VMs should not be inserted in the LRU list.
330                  */
331                 struct list_head lru_node;
332         } as;
333
334         /**
335          * @heaps: Tiler heap related fields.
336          */
337         struct {
338                 /**
339                  * @pool: The heap pool attached to this VM.
340                  *
341                  * Will stay NULL until someone creates a heap context on this VM.
342                  */
343                 struct panthor_heap_pool *pool;
344
345                 /** @lock: Lock used to protect access to @pool. */
346                 struct mutex lock;
347         } heaps;
348
349         /** @node: Used to insert the VM in the panthor_mmu::vm::list. */
350         struct list_head node;
351
352         /** @for_mcu: True if this is the MCU VM. */
353         bool for_mcu;
354
355         /**
356          * @destroyed: True if the VM was destroyed.
357          *
358          * No further bind requests should be queued to a destroyed VM.
359          */
360         bool destroyed;
361
362         /**
363          * @unusable: True if the VM has turned unusable because something
364          * bad happened during an asynchronous request.
365          *
366          * We don't try to recover from such failures, because this implies
367          * informing userspace about the specific operation that failed, and
368          * hoping the userspace driver can replay things from there. This all
369          * sounds very complicated for little gain.
370          *
371          * Instead, we should just flag the VM as unusable, and fail any
372          * further request targeting this VM.
373          *
374          * We also provide a way to query a VM state, so userspace can destroy
375          * it and create a new one.
376          *
377          * As an analogy, this would be mapped to a VK_ERROR_DEVICE_LOST
378          * situation, where the logical device needs to be re-created.
379          */
380         bool unusable;
381
382         /**
383          * @unhandled_fault: Unhandled fault happened.
384          *
385          * This should be reported to the scheduler, and the queue/group be
386          * flagged as faulty as a result.
387          */
388         bool unhandled_fault;
389 };
390
391 /**
392  * struct panthor_vm_bind_job - VM bind job
393  */
394 struct panthor_vm_bind_job {
395         /** @base: Inherit from drm_sched_job. */
396         struct drm_sched_job base;
397
398         /** @refcount: Reference count. */
399         struct kref refcount;
400
401         /** @cleanup_op_ctx_work: Work used to cleanup the VM operation context. */
402         struct work_struct cleanup_op_ctx_work;
403
404         /** @vm: VM targeted by the VM operation. */
405         struct panthor_vm *vm;
406
407         /** @ctx: Operation context. */
408         struct panthor_vm_op_ctx ctx;
409 };
410
411 /**
412  * @pt_cache: Cache used to allocate MMU page tables.
413  *
414  * The pre-allocation pattern forces us to over-allocate to plan for
415  * the worst case scenario, and return the pages we didn't use.
416  *
417  * Having a kmem_cache allows us to speed allocations.
418  */
419 static struct kmem_cache *pt_cache;
420
421 /**
422  * alloc_pt() - Custom page table allocator
423  * @cookie: Cookie passed at page table allocation time.
424  * @size: Size of the page table. This size should be fixed,
425  * and determined at creation time based on the granule size.
426  * @gfp: GFP flags.
427  *
428  * We want a custom allocator so we can use a cache for page table
429  * allocations and amortize the cost of the over-reservation that's
430  * done to allow asynchronous VM operations.
431  *
432  * Return: non-NULL on success, NULL if the allocation failed for any
433  * reason.
434  */
435 static void *alloc_pt(void *cookie, size_t size, gfp_t gfp)
436 {
437         struct panthor_vm *vm = cookie;
438         void *page;
439
440         /* Allocation of the root page table happening during init. */
441         if (unlikely(!vm->root_page_table)) {
442                 struct page *p;
443
444                 drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, vm->op_ctx);
445                 p = alloc_pages_node(dev_to_node(vm->ptdev->base.dev),
446                                      gfp | __GFP_ZERO, get_order(size));
447                 page = p ? page_address(p) : NULL;
448                 vm->root_page_table = page;
449                 return page;
450         }
451
452         /* We're not supposed to have anything bigger than 4k here, because we picked a
453          * 4k granule size at init time.
454          */
455         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, size != SZ_4K))
456                 return NULL;
457
458         /* We must have some op_ctx attached to the VM and it must have at least one
459          * free page.
460          */
461         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, !vm->op_ctx) ||
462             drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base,
463                         vm->op_ctx->rsvd_page_tables.ptr >= vm->op_ctx->rsvd_page_tables.count))
464                 return NULL;
465
466         page = vm->op_ctx->rsvd_page_tables.pages[vm->op_ctx->rsvd_page_tables.ptr++];
467         memset(page, 0, SZ_4K);
468
469         /* Page table entries don't use virtual addresses, which trips out
470          * kmemleak. kmemleak_alloc_phys() might work, but physical addresses
471          * are mixed with other fields, and I fear kmemleak won't detect that
472          * either.
473          *
474          * Let's just ignore memory passed to the page-table driver for now.
475          */
476         kmemleak_ignore(page);
477         return page;
478 }
479
480 /**
481  * @free_pt() - Custom page table free function
482  * @cookie: Cookie passed at page table allocation time.
483  * @data: Page table to free.
484  * @size: Size of the page table. This size should be fixed,
485  * and determined at creation time based on the granule size.
486  */
487 static void free_pt(void *cookie, void *data, size_t size)
488 {
489         struct panthor_vm *vm = cookie;
490
491         if (unlikely(vm->root_page_table == data)) {
492                 free_pages((unsigned long)data, get_order(size));
493                 vm->root_page_table = NULL;
494                 return;
495         }
496
497         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, size != SZ_4K))
498                 return;
499
500         /* Return the page to the pt_cache. */
501         kmem_cache_free(pt_cache, data);
502 }
503
504 static int wait_ready(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr)
505 {
506         int ret;
507         u32 val;
508
509         /* Wait for the MMU status to indicate there is no active command, in
510          * case one is pending.
511          */
512         ret = readl_relaxed_poll_timeout_atomic(ptdev->iomem + AS_STATUS(as_nr),
513                                                 val, !(val & AS_STATUS_AS_ACTIVE),
514                                                 10, 100000);
515
516         if (ret) {
517                 panthor_device_schedule_reset(ptdev);
518                 drm_err(&ptdev->base, "AS_ACTIVE bit stuck\n");
519         }
520
521         return ret;
522 }
523
524 static int write_cmd(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr, u32 cmd)
525 {
526         int status;
527
528         /* write AS_COMMAND when MMU is ready to accept another command */
529         status = wait_ready(ptdev, as_nr);
530         if (!status)
531                 gpu_write(ptdev, AS_COMMAND(as_nr), cmd);
532
533         return status;
534 }
535
536 static void lock_region(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr,
537                         u64 region_start, u64 size)
538 {
539         u8 region_width;
540         u64 region;
541         u64 region_end = region_start + size;
542
543         if (!size)
544                 return;
545
546         /*
547          * The locked region is a naturally aligned power of 2 block encoded as
548          * log2 minus(1).
549          * Calculate the desired start/end and look for the highest bit which
550          * differs. The smallest naturally aligned block must include this bit
551          * change, the desired region starts with this bit (and subsequent bits)
552          * zeroed and ends with the bit (and subsequent bits) set to one.
553          */
554         region_width = max(fls64(region_start ^ (region_end - 1)),
555                            const_ilog2(AS_LOCK_REGION_MIN_SIZE)) - 1;
556
557         /*
558          * Mask off the low bits of region_start (which would be ignored by
559          * the hardware anyway)
560          */
561         region_start &= GENMASK_ULL(63, region_width);
562
563         region = region_width | region_start;
564
565         /* Lock the region that needs to be updated */
566         gpu_write(ptdev, AS_LOCKADDR_LO(as_nr), lower_32_bits(region));
567         gpu_write(ptdev, AS_LOCKADDR_HI(as_nr), upper_32_bits(region));
568         write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_LOCK);
569 }
570
571 static int mmu_hw_do_operation_locked(struct panthor_device *ptdev, int as_nr,
572                                       u64 iova, u64 size, u32 op)
573 {
574         lockdep_assert_held(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
575
576         if (as_nr < 0)
577                 return 0;
578
579         /*
580          * If the AS number is greater than zero, then we can be sure
581          * the device is up and running, so we don't need to explicitly
582          * power it up
583          */
584
585         if (op != AS_COMMAND_UNLOCK)
586                 lock_region(ptdev, as_nr, iova, size);
587
588         /* Run the MMU operation */
589         write_cmd(ptdev, as_nr, op);
590
591         /* Wait for the flush to complete */
592         return wait_ready(ptdev, as_nr);
593 }
594
595 static int mmu_hw_do_operation(struct panthor_vm *vm,
596                                u64 iova, u64 size, u32 op)
597 {
598         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
599         int ret;
600
601         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
602         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, vm->as.id, iova, size, op);
603         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
604
605         return ret;
606 }
607
608 static int panthor_mmu_as_enable(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr,
609                                  u64 transtab, u64 transcfg, u64 memattr)
610 {
611         int ret;
612
613         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, as_nr, 0, ~0ULL, AS_COMMAND_FLUSH_MEM);
614         if (ret)
615                 return ret;
616
617         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_LO(as_nr), lower_32_bits(transtab));
618         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_HI(as_nr), upper_32_bits(transtab));
619
620         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_LO(as_nr), lower_32_bits(memattr));
621         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_HI(as_nr), upper_32_bits(memattr));
622
623         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_LO(as_nr), lower_32_bits(transcfg));
624         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_HI(as_nr), upper_32_bits(transcfg));
625
626         return write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_UPDATE);
627 }
628
629 static int panthor_mmu_as_disable(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr)
630 {
631         int ret;
632
633         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, as_nr, 0, ~0ULL, AS_COMMAND_FLUSH_MEM);
634         if (ret)
635                 return ret;
636
637         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_LO(as_nr), 0);
638         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_HI(as_nr), 0);
639
640         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_LO(as_nr), 0);
641         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_HI(as_nr), 0);
642
643         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_LO(as_nr), AS_TRANSCFG_ADRMODE_UNMAPPED);
644         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_HI(as_nr), 0);
645
646         return write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_UPDATE);
647 }
648
649 static u32 panthor_mmu_fault_mask(struct panthor_device *ptdev, u32 value)
650 {
651         /* Bits 16 to 31 mean REQ_COMPLETE. */
652         return value & GENMASK(15, 0);
653 }
654
655 static u32 panthor_mmu_as_fault_mask(struct panthor_device *ptdev, u32 as)
656 {
657         return BIT(as);
658 }
659
660 /**
661  * panthor_vm_has_unhandled_faults() - Check if a VM has unhandled faults
662  * @vm: VM to check.
663  *
664  * Return: true if the VM has unhandled faults, false otherwise.
665  */
666 bool panthor_vm_has_unhandled_faults(struct panthor_vm *vm)
667 {
668         return vm->unhandled_fault;
669 }
670
671 /**
672  * panthor_vm_is_unusable() - Check if the VM is still usable
673  * @vm: VM to check.
674  *
675  * Return: true if the VM is unusable, false otherwise.
676  */
677 bool panthor_vm_is_unusable(struct panthor_vm *vm)
678 {
679         return vm->unusable;
680 }
681
682 static void panthor_vm_release_as_locked(struct panthor_vm *vm)
683 {
684         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
685
686         lockdep_assert_held(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
687
688         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->as.id < 0))
689                 return;
690
691         ptdev->mmu->as.slots[vm->as.id].vm = NULL;
692         clear_bit(vm->as.id, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
693         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
694         list_del_init(&vm->as.lru_node);
695         vm->as.id = -1;
696 }
697
698 /**
699  * panthor_vm_active() - Flag a VM as active
700  * @VM: VM to flag as active.
701  *
702  * Assigns an address space to a VM so it can be used by the GPU/MCU.
703  *
704  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
705  */
706 int panthor_vm_active(struct panthor_vm *vm)
707 {
708         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
709         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
710         struct io_pgtable_cfg *cfg = &io_pgtable_ops_to_pgtable(vm->pgtbl_ops)->cfg;
711         int ret = 0, as, cookie;
712         u64 transtab, transcfg;
713
714         if (!drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie))
715                 return -ENODEV;
716
717         if (refcount_inc_not_zero(&vm->as.active_cnt))
718                 goto out_dev_exit;
719
720         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
721
722         if (refcount_inc_not_zero(&vm->as.active_cnt))
723                 goto out_unlock;
724
725         as = vm->as.id;
726         if (as >= 0) {
727                 /* Unhandled pagefault on this AS, the MMU was disabled. We need to
728                  * re-enable the MMU after clearing+unmasking the AS interrupts.
729                  */
730                 if (ptdev->mmu->as.faulty_mask & panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as))
731                         goto out_enable_as;
732
733                 goto out_make_active;
734         }
735
736         /* Check for a free AS */
737         if (vm->for_mcu) {
738                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, ptdev->mmu->as.alloc_mask & BIT(0));
739                 as = 0;
740         } else {
741                 as = ffz(ptdev->mmu->as.alloc_mask | BIT(0));
742         }
743
744         if (!(BIT(as) & ptdev->gpu_info.as_present)) {
745                 struct panthor_vm *lru_vm;
746
747                 lru_vm = list_first_entry_or_null(&ptdev->mmu->as.lru_list,
748                                                   struct panthor_vm,
749                                                   as.lru_node);
750                 if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, !lru_vm)) {
751                         ret = -EBUSY;
752                         goto out_unlock;
753                 }
754
755                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, refcount_read(&lru_vm->as.active_cnt));
756                 as = lru_vm->as.id;
757                 panthor_vm_release_as_locked(lru_vm);
758         }
759
760         /* Assign the free or reclaimed AS to the FD */
761         vm->as.id = as;
762         set_bit(as, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
763         ptdev->mmu->as.slots[as].vm = vm;
764
765 out_enable_as:
766         transtab = cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr;
767         transcfg = AS_TRANSCFG_PTW_MEMATTR_WB |
768                    AS_TRANSCFG_PTW_RA |
769                    AS_TRANSCFG_ADRMODE_AARCH64_4K |
770                    AS_TRANSCFG_INA_BITS(55 - va_bits);
771         if (ptdev->coherent)
772                 transcfg |= AS_TRANSCFG_PTW_SH_OS;
773
774         /* If the VM is re-activated, we clear the fault. */
775         vm->unhandled_fault = false;
776
777         /* Unhandled pagefault on this AS, clear the fault and re-enable interrupts
778          * before enabling the AS.
779          */
780         if (ptdev->mmu->as.faulty_mask & panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as)) {
781                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_CLEAR, panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as));
782                 ptdev->mmu->as.faulty_mask &= ~panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as);
783                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_MASK, ~ptdev->mmu->as.faulty_mask);
784         }
785
786         ret = panthor_mmu_as_enable(vm->ptdev, vm->as.id, transtab, transcfg, vm->memattr);
787
788 out_make_active:
789         if (!ret) {
790                 refcount_set(&vm->as.active_cnt, 1);
791                 list_del_init(&vm->as.lru_node);
792         }
793
794 out_unlock:
795         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
796
797 out_dev_exit:
798         drm_dev_exit(cookie);
799         return ret;
800 }
801
802 /**
803  * panthor_vm_idle() - Flag a VM idle
804  * @VM: VM to flag as idle.
805  *
806  * When we know the GPU is done with the VM (no more jobs to process),
807  * we can relinquish the AS slot attached to this VM, if any.
808  *
809  * We don't release the slot immediately, but instead place the VM in
810  * the LRU list, so it can be evicted if another VM needs an AS slot.
811  * This way, VMs keep attached to the AS they were given until we run
812  * out of free slot, limiting the number of MMU operations (TLB flush
813  * and other AS updates).
814  */
815 void panthor_vm_idle(struct panthor_vm *vm)
816 {
817         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
818
819         if (!refcount_dec_and_mutex_lock(&vm->as.active_cnt, &ptdev->mmu->as.slots_lock))
820                 return;
821
822         if (!drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->as.id == -1 || !list_empty(&vm->as.lru_node)))
823                 list_add_tail(&vm->as.lru_node, &ptdev->mmu->as.lru_list);
824
825         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
826         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
827 }
828
829 u32 panthor_vm_page_size(struct panthor_vm *vm)
830 {
831         const struct io_pgtable *pgt = io_pgtable_ops_to_pgtable(vm->pgtbl_ops);
832         u32 pg_shift = ffs(pgt->cfg.pgsize_bitmap) - 1;
833
834         return 1u << pg_shift;
835 }
836
837 static void panthor_vm_stop(struct panthor_vm *vm)
838 {
839         drm_sched_stop(&vm->sched, NULL);
840 }
841
842 static void panthor_vm_start(struct panthor_vm *vm)
843 {
844         drm_sched_start(&vm->sched, 0);
845 }
846
847 /**
848  * panthor_vm_as() - Get the AS slot attached to a VM
849  * @vm: VM to get the AS slot of.
850  *
851  * Return: -1 if the VM is not assigned an AS slot yet, >= 0 otherwise.
852  */
853 int panthor_vm_as(struct panthor_vm *vm)
854 {
855         return vm->as.id;
856 }
857
858 static size_t get_pgsize(u64 addr, size_t size, size_t *count)
859 {
860         /*
861          * io-pgtable only operates on multiple pages within a single table
862          * entry, so we need to split at boundaries of the table size, i.e.
863          * the next block size up. The distance from address A to the next
864          * boundary of block size B is logically B - A % B, but in unsigned
865          * two's complement where B is a power of two we get the equivalence
866          * B - A % B == (B - A) % B == (n * B - A) % B, and choose n = 0 :)
867          */
868         size_t blk_offset = -addr % SZ_2M;
869
870         if (blk_offset || size < SZ_2M) {
871                 *count = min_not_zero(blk_offset, size) / SZ_4K;
872                 return SZ_4K;
873         }
874         blk_offset = -addr % SZ_1G ?: SZ_1G;
875         *count = min(blk_offset, size) / SZ_2M;
876         return SZ_2M;
877 }
878
879 static int panthor_vm_flush_range(struct panthor_vm *vm, u64 iova, u64 size)
880 {
881         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
882         int ret = 0, cookie;
883
884         if (vm->as.id < 0)
885                 return 0;
886
887         /* If the device is unplugged, we just silently skip the flush. */
888         if (!drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie))
889                 return 0;
890
891         ret = mmu_hw_do_operation(vm, iova, size, AS_COMMAND_FLUSH_PT);
892
893         drm_dev_exit(cookie);
894         return ret;
895 }
896
897 /**
898  * panthor_vm_flush_all() - Flush L2 caches for the entirety of a VM's AS
899  * @vm: VM whose cache to flush
900  *
901  * Return: 0 on success, a negative error code if flush failed.
902  */
903 int panthor_vm_flush_all(struct panthor_vm *vm)
904 {
905         return panthor_vm_flush_range(vm, vm->base.mm_start, vm->base.mm_range);
906 }
907
908 static int panthor_vm_unmap_pages(struct panthor_vm *vm, u64 iova, u64 size)
909 {
910         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
911         struct io_pgtable_ops *ops = vm->pgtbl_ops;
912         u64 offset = 0;
913
914         drm_dbg(&ptdev->base, "unmap: as=%d, iova=%llx, len=%llx", vm->as.id, iova, size);
915
916         while (offset < size) {
917                 size_t unmapped_sz = 0, pgcount;
918                 size_t pgsize = get_pgsize(iova + offset, size - offset, &pgcount);
919
920                 unmapped_sz = ops->unmap_pages(ops, iova + offset, pgsize, pgcount, NULL);
921
922                 if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, unmapped_sz != pgsize * pgcount)) {
923                         drm_err(&ptdev->base, "failed to unmap range %llx-%llx (requested range %llx-%llx)\n",
924                                 iova + offset + unmapped_sz,
925                                 iova + offset + pgsize * pgcount,
926                                 iova, iova + size);
927                         panthor_vm_flush_range(vm, iova, offset + unmapped_sz);
928                         return  -EINVAL;
929                 }
930                 offset += unmapped_sz;
931         }
932
933         return panthor_vm_flush_range(vm, iova, size);
934 }
935
936 static int
937 panthor_vm_map_pages(struct panthor_vm *vm, u64 iova, int prot,
938                      struct sg_table *sgt, u64 offset, u64 size)
939 {
940         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
941         unsigned int count;
942         struct scatterlist *sgl;
943         struct io_pgtable_ops *ops = vm->pgtbl_ops;
944         u64 start_iova = iova;
945         int ret;
946
947         if (!size)
948                 return 0;
949
950         for_each_sgtable_dma_sg(sgt, sgl, count) {
951                 dma_addr_t paddr = sg_dma_address(sgl);
952                 size_t len = sg_dma_len(sgl);
953
954                 if (len <= offset) {
955                         offset -= len;
956                         continue;
957                 }
958
959                 paddr += offset;
960                 len -= offset;
961                 len = min_t(size_t, len, size);
962                 size -= len;
963
964                 drm_dbg(&ptdev->base, "map: as=%d, iova=%llx, paddr=%pad, len=%zx",
965                         vm->as.id, iova, &paddr, len);
966
967                 while (len) {
968                         size_t pgcount, mapped = 0;
969                         size_t pgsize = get_pgsize(iova | paddr, len, &pgcount);
970
971                         ret = ops->map_pages(ops, iova, paddr, pgsize, pgcount, prot,
972                                              GFP_KERNEL, &mapped);
973                         iova += mapped;
974                         paddr += mapped;
975                         len -= mapped;
976
977                         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, !ret && !mapped))
978                                 ret = -ENOMEM;
979
980                         if (ret) {
981                                 /* If something failed, unmap what we've already mapped before
982                                  * returning. The unmap call is not supposed to fail.
983                                  */
984                                 drm_WARN_ON(&ptdev->base,
985                                             panthor_vm_unmap_pages(vm, start_iova,
986                                                                    iova - start_iova));
987                                 return ret;
988                         }
989                 }
990
991                 if (!size)
992                         break;
993
994                 offset = 0;
995         }
996
997         return panthor_vm_flush_range(vm, start_iova, iova - start_iova);
998 }
999
1000 static int flags_to_prot(u32 flags)
1001 {
1002         int prot = 0;
1003
1004         if (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC)
1005                 prot |= IOMMU_NOEXEC;
1006
1007         if (!(flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED))
1008                 prot |= IOMMU_CACHE;
1009
1010         if (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY)
1011                 prot |= IOMMU_READ;
1012         else
1013                 prot |= IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1014
1015         return prot;
1016 }
1017
1018 /**
1019  * panthor_vm_alloc_va() - Allocate a region in the auto-va space
1020  * @VM: VM to allocate a region on.
1021  * @va: start of the VA range. Can be PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA if the user
1022  * wants the VA to be automatically allocated from the auto-VA range.
1023  * @size: size of the VA range.
1024  * @va_node: drm_mm_node to initialize. Must be zero-initialized.
1025  *
1026  * Some GPU objects, like heap chunks, are fully managed by the kernel and
1027  * need to be mapped to the userspace VM, in the region reserved for kernel
1028  * objects.
1029  *
1030  * This function takes care of allocating a region in the kernel auto-VA space.
1031  *
1032  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
1033  */
1034 int
1035 panthor_vm_alloc_va(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 size,
1036                     struct drm_mm_node *va_node)
1037 {
1038         ssize_t vm_pgsz = panthor_vm_page_size(vm);
1039         int ret;
1040
1041         if (!size || !IS_ALIGNED(size, vm_pgsz))
1042                 return -EINVAL;
1043
1044         if (va != PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA && !IS_ALIGNED(va, vm_pgsz))
1045                 return -EINVAL;
1046
1047         mutex_lock(&vm->mm_lock);
1048         if (va != PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA) {
1049                 va_node->start = va;
1050                 va_node->size = size;
1051                 ret = drm_mm_reserve_node(&vm->mm, va_node);
1052         } else {
1053                 ret = drm_mm_insert_node_in_range(&vm->mm, va_node, size,
1054                                                   size >= SZ_2M ? SZ_2M : SZ_4K,
1055                                                   0, vm->kernel_auto_va.start,
1056                                                   vm->kernel_auto_va.end,
1057                                                   DRM_MM_INSERT_BEST);
1058         }
1059         mutex_unlock(&vm->mm_lock);
1060
1061         return ret;
1062 }
1063
1064 /**
1065  * panthor_vm_free_va() - Free a region allocated with panthor_vm_alloc_va()
1066  * @VM: VM to free the region on.
1067  * @va_node: Memory node representing the region to free.
1068  */
1069 void panthor_vm_free_va(struct panthor_vm *vm, struct drm_mm_node *va_node)
1070 {
1071         mutex_lock(&vm->mm_lock);
1072         drm_mm_remove_node(va_node);
1073         mutex_unlock(&vm->mm_lock);
1074 }
1075
1076 static void panthor_vm_bo_put(struct drm_gpuvm_bo *vm_bo)
1077 {
1078         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vm_bo->obj);
1079         struct drm_gpuvm *vm = vm_bo->vm;
1080         bool unpin;
1081
1082         /* We must retain the GEM before calling drm_gpuvm_bo_put(),
1083          * otherwise the mutex might be destroyed while we hold it.
1084          * Same goes for the VM, since we take the VM resv lock.
1085          */
1086         drm_gem_object_get(&bo->base.base);
1087         drm_gpuvm_get(vm);
1088
1089         /* We take the resv lock to protect against concurrent accesses to the
1090          * gpuvm evicted/extobj lists that are modified in
1091          * drm_gpuvm_bo_destroy(), which is called if drm_gpuvm_bo_put()
1092          * releases sthe last vm_bo reference.
1093          * We take the BO GPUVA list lock to protect the vm_bo removal from the
1094          * GEM vm_bo list.
1095          */
1096         dma_resv_lock(drm_gpuvm_resv(vm), NULL);
1097         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1098         unpin = drm_gpuvm_bo_put(vm_bo);
1099         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1100         dma_resv_unlock(drm_gpuvm_resv(vm));
1101
1102         /* If the vm_bo object was destroyed, release the pin reference that
1103          * was hold by this object.
1104          */
1105         if (unpin && !bo->base.base.import_attach)
1106                 drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1107
1108         drm_gpuvm_put(vm);
1109         drm_gem_object_put(&bo->base.base);
1110 }
1111
1112 static void panthor_vm_cleanup_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1113                                       struct panthor_vm *vm)
1114 {
1115         struct panthor_vma *vma, *tmp_vma;
1116
1117         u32 remaining_pt_count = op_ctx->rsvd_page_tables.count -
1118                                  op_ctx->rsvd_page_tables.ptr;
1119
1120         if (remaining_pt_count) {
1121                 kmem_cache_free_bulk(pt_cache, remaining_pt_count,
1122                                      op_ctx->rsvd_page_tables.pages +
1123                                      op_ctx->rsvd_page_tables.ptr);
1124         }
1125
1126         kfree(op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1127
1128         if (op_ctx->map.vm_bo)
1129                 panthor_vm_bo_put(op_ctx->map.vm_bo);
1130
1131         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(op_ctx->preallocated_vmas); i++)
1132                 kfree(op_ctx->preallocated_vmas[i]);
1133
1134         list_for_each_entry_safe(vma, tmp_vma, &op_ctx->returned_vmas, node) {
1135                 list_del(&vma->node);
1136                 panthor_vm_bo_put(vma->base.vm_bo);
1137                 kfree(vma);
1138         }
1139 }
1140
1141 static struct panthor_vma *
1142 panthor_vm_op_ctx_get_vma(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
1143 {
1144         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(op_ctx->preallocated_vmas); i++) {
1145                 struct panthor_vma *vma = op_ctx->preallocated_vmas[i];
1146
1147                 if (vma) {
1148                         op_ctx->preallocated_vmas[i] = NULL;
1149                         return vma;
1150                 }
1151         }
1152
1153         return NULL;
1154 }
1155
1156 static int
1157 panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
1158 {
1159         u32 vma_count;
1160
1161         switch (op_ctx->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) {
1162         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
1163                 /* One VMA for the new mapping, and two more VMAs for the remap case
1164                  * which might contain both a prev and next VA.
1165                  */
1166                 vma_count = 3;
1167                 break;
1168
1169         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
1170                 /* Partial unmaps might trigger a remap with either a prev or a next VA,
1171                  * but not both.
1172                  */
1173                 vma_count = 1;
1174                 break;
1175
1176         default:
1177                 return 0;
1178         }
1179
1180         for (u32 i = 0; i < vma_count; i++) {
1181                 struct panthor_vma *vma = kzalloc(sizeof(*vma), GFP_KERNEL);
1182
1183                 if (!vma)
1184                         return -ENOMEM;
1185
1186                 op_ctx->preallocated_vmas[i] = vma;
1187         }
1188
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 #define PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_FLAGS \
1193         (DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY | \
1194          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC | \
1195          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED | \
1196          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
1197
1198 static int panthor_vm_prepare_map_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1199                                          struct panthor_vm *vm,
1200                                          struct panthor_gem_object *bo,
1201                                          u64 offset,
1202                                          u64 size, u64 va,
1203                                          u32 flags)
1204 {
1205         struct drm_gpuvm_bo *preallocated_vm_bo;
1206         struct sg_table *sgt = NULL;
1207         u64 pt_count;
1208         int ret;
1209
1210         if (!bo)
1211                 return -EINVAL;
1212
1213         if ((flags & ~PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_FLAGS) ||
1214             (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) != DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP)
1215                 return -EINVAL;
1216
1217         /* Make sure the VA and size are aligned and in-bounds. */
1218         if (size > bo->base.base.size || offset > bo->base.base.size - size)
1219                 return -EINVAL;
1220
1221         /* If the BO has an exclusive VM attached, it can't be mapped to other VMs. */
1222         if (bo->exclusive_vm_root_gem &&
1223             bo->exclusive_vm_root_gem != panthor_vm_root_gem(vm))
1224                 return -EINVAL;
1225
1226         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1227         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1228         op_ctx->flags = flags;
1229         op_ctx->va.range = size;
1230         op_ctx->va.addr = va;
1231
1232         ret = panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(op_ctx);
1233         if (ret)
1234                 goto err_cleanup;
1235
1236         if (!bo->base.base.import_attach) {
1237                 /* Pre-reserve the BO pages, so the map operation doesn't have to
1238                  * allocate.
1239                  */
1240                 ret = drm_gem_shmem_pin(&bo->base);
1241                 if (ret)
1242                         goto err_cleanup;
1243         }
1244
1245         sgt = drm_gem_shmem_get_pages_sgt(&bo->base);
1246         if (IS_ERR(sgt)) {
1247                 if (!bo->base.base.import_attach)
1248                         drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1249
1250                 ret = PTR_ERR(sgt);
1251                 goto err_cleanup;
1252         }
1253
1254         op_ctx->map.sgt = sgt;
1255
1256         preallocated_vm_bo = drm_gpuvm_bo_create(&vm->base, &bo->base.base);
1257         if (!preallocated_vm_bo) {
1258                 if (!bo->base.base.import_attach)
1259                         drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1260
1261                 ret = -ENOMEM;
1262                 goto err_cleanup;
1263         }
1264
1265         /* drm_gpuvm_bo_obtain_prealloc() will call drm_gpuvm_bo_put() on our
1266          * pre-allocated BO if the <BO,VM> association exists. Given we
1267          * only have one ref on preallocated_vm_bo, drm_gpuvm_bo_destroy() will
1268          * be called immediately, and we have to hold the VM resv lock when
1269          * calling this function.
1270          */
1271         dma_resv_lock(panthor_vm_resv(vm), NULL);
1272         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1273         op_ctx->map.vm_bo = drm_gpuvm_bo_obtain_prealloc(preallocated_vm_bo);
1274         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1275         dma_resv_unlock(panthor_vm_resv(vm));
1276
1277         /* If the a vm_bo for this <VM,BO> combination exists, it already
1278          * retains a pin ref, and we can release the one we took earlier.
1279          *
1280          * If our pre-allocated vm_bo is picked, it now retains the pin ref,
1281          * which will be released in panthor_vm_bo_put().
1282          */
1283         if (preallocated_vm_bo != op_ctx->map.vm_bo &&
1284             !bo->base.base.import_attach)
1285                 drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1286
1287         op_ctx->map.bo_offset = offset;
1288
1289         /* L1, L2 and L3 page tables.
1290          * We could optimize L3 allocation by iterating over the sgt and merging
1291          * 2M contiguous blocks, but it's simpler to over-provision and return
1292          * the pages if they're not used.
1293          */
1294         pt_count = ((ALIGN(va + size, 1ull << 39) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 39)) >> 39) +
1295                    ((ALIGN(va + size, 1ull << 30) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 30)) >> 30) +
1296                    ((ALIGN(va + size, 1ull << 21) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 21)) >> 21);
1297
1298         op_ctx->rsvd_page_tables.pages = kcalloc(pt_count,
1299                                                  sizeof(*op_ctx->rsvd_page_tables.pages),
1300                                                  GFP_KERNEL);
1301         if (!op_ctx->rsvd_page_tables.pages) {
1302                 ret = -ENOMEM;
1303                 goto err_cleanup;
1304         }
1305
1306         ret = kmem_cache_alloc_bulk(pt_cache, GFP_KERNEL, pt_count,
1307                                     op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1308         op_ctx->rsvd_page_tables.count = ret;
1309         if (ret != pt_count) {
1310                 ret = -ENOMEM;
1311                 goto err_cleanup;
1312         }
1313
1314         /* Insert BO into the extobj list last, when we know nothing can fail. */
1315         dma_resv_lock(panthor_vm_resv(vm), NULL);
1316         drm_gpuvm_bo_extobj_add(op_ctx->map.vm_bo);
1317         dma_resv_unlock(panthor_vm_resv(vm));
1318
1319         return 0;
1320
1321 err_cleanup:
1322         panthor_vm_cleanup_op_ctx(op_ctx, vm);
1323         return ret;
1324 }
1325
1326 static int panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1327                                            struct panthor_vm *vm,
1328                                            u64 va, u64 size)
1329 {
1330         u32 pt_count = 0;
1331         int ret;
1332
1333         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1334         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1335         op_ctx->va.range = size;
1336         op_ctx->va.addr = va;
1337         op_ctx->flags = DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP;
1338
1339         /* Pre-allocate L3 page tables to account for the split-2M-block
1340          * situation on unmap.
1341          */
1342         if (va != ALIGN(va, SZ_2M))
1343                 pt_count++;
1344
1345         if (va + size != ALIGN(va + size, SZ_2M) &&
1346             ALIGN(va + size, SZ_2M) != ALIGN(va, SZ_2M))
1347                 pt_count++;
1348
1349         ret = panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(op_ctx);
1350         if (ret)
1351                 goto err_cleanup;
1352
1353         if (pt_count) {
1354                 op_ctx->rsvd_page_tables.pages = kcalloc(pt_count,
1355                                                          sizeof(*op_ctx->rsvd_page_tables.pages),
1356                                                          GFP_KERNEL);
1357                 if (!op_ctx->rsvd_page_tables.pages) {
1358                         ret = -ENOMEM;
1359                         goto err_cleanup;
1360                 }
1361
1362                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(pt_cache, GFP_KERNEL, pt_count,
1363                                             op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1364                 if (ret != pt_count) {
1365                         ret = -ENOMEM;
1366                         goto err_cleanup;
1367                 }
1368                 op_ctx->rsvd_page_tables.count = pt_count;
1369         }
1370
1371         return 0;
1372
1373 err_cleanup:
1374         panthor_vm_cleanup_op_ctx(op_ctx, vm);
1375         return ret;
1376 }
1377
1378 static void panthor_vm_prepare_sync_only_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1379                                                 struct panthor_vm *vm)
1380 {
1381         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1382         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1383         op_ctx->flags = DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY;
1384 }
1385
1386 /**
1387  * panthor_vm_get_bo_for_va() - Get the GEM object mapped at a virtual address
1388  * @vm: VM to look into.
1389  * @va: Virtual address to search for.
1390  * @bo_offset: Offset of the GEM object mapped at this virtual address.
1391  * Only valid on success.
1392  *
1393  * The object returned by this function might no longer be mapped when the
1394  * function returns. It's the caller responsibility to ensure there's no
1395  * concurrent map/unmap operations making the returned value invalid, or
1396  * make sure it doesn't matter if the object is no longer mapped.
1397  *
1398  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
1399  */
1400 struct panthor_gem_object *
1401 panthor_vm_get_bo_for_va(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 *bo_offset)
1402 {
1403         struct panthor_gem_object *bo = ERR_PTR(-ENOENT);
1404         struct drm_gpuva *gpuva;
1405         struct panthor_vma *vma;
1406
1407         /* Take the VM lock to prevent concurrent map/unmap operations. */
1408         mutex_lock(&vm->op_lock);
1409         gpuva = drm_gpuva_find_first(&vm->base, va, 1);
1410         vma = gpuva ? container_of(gpuva, struct panthor_vma, base) : NULL;
1411         if (vma && vma->base.gem.obj) {
1412                 drm_gem_object_get(vma->base.gem.obj);
1413                 bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
1414                 *bo_offset = vma->base.gem.offset + (va - vma->base.va.addr);
1415         }
1416         mutex_unlock(&vm->op_lock);
1417
1418         return bo;
1419 }
1420
1421 #define PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE   SZ_256M
1422
1423 static u64
1424 panthor_vm_create_get_user_va_range(const struct drm_panthor_vm_create *args,
1425                                     u64 full_va_range)
1426 {
1427         u64 user_va_range;
1428
1429         /* Make sure we have a minimum amount of VA space for kernel objects. */
1430         if (full_va_range < PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE)
1431                 return 0;
1432
1433         if (args->user_va_range) {
1434                 /* Use the user provided value if != 0. */
1435                 user_va_range = args->user_va_range;
1436         } else if (TASK_SIZE_OF(current) < full_va_range) {
1437                 /* If the task VM size is smaller than the GPU VA range, pick this
1438                  * as our default user VA range, so userspace can CPU/GPU map buffers
1439                  * at the same address.
1440                  */
1441                 user_va_range = TASK_SIZE_OF(current);
1442         } else {
1443                 /* If the GPU VA range is smaller than the task VM size, we
1444                  * just have to live with the fact we won't be able to map
1445                  * all buffers at the same GPU/CPU address.
1446                  *
1447                  * If the GPU VA range is bigger than 4G (more than 32-bit of
1448                  * VA), we split the range in two, and assign half of it to
1449                  * the user and the other half to the kernel, if it's not, we
1450                  * keep the kernel VA space as small as possible.
1451                  */
1452                 user_va_range = full_va_range > SZ_4G ?
1453                                 full_va_range / 2 :
1454                                 full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE;
1455         }
1456
1457         if (full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE < user_va_range)
1458                 user_va_range = full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE;
1459
1460         return user_va_range;
1461 }
1462
1463 #define PANTHOR_VM_CREATE_FLAGS         0
1464
1465 static int
1466 panthor_vm_create_check_args(const struct panthor_device *ptdev,
1467                              const struct drm_panthor_vm_create *args,
1468                              u64 *kernel_va_start, u64 *kernel_va_range)
1469 {
1470         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
1471         u64 full_va_range = 1ull << va_bits;
1472         u64 user_va_range;
1473
1474         if (args->flags & ~PANTHOR_VM_CREATE_FLAGS)
1475                 return -EINVAL;
1476
1477         user_va_range = panthor_vm_create_get_user_va_range(args, full_va_range);
1478         if (!user_va_range || (args->user_va_range && args->user_va_range > user_va_range))
1479                 return -EINVAL;
1480
1481         /* Pick a kernel VA range that's a power of two, to have a clear split. */
1482         *kernel_va_range = rounddown_pow_of_two(full_va_range - user_va_range);
1483         *kernel_va_start = full_va_range - *kernel_va_range;
1484         return 0;
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Only 32 VMs per open file. If that becomes a limiting factor, we can
1489  * increase this number.
1490  */
1491 #define PANTHOR_MAX_VMS_PER_FILE        32
1492
1493 /**
1494  * panthor_vm_pool_create_vm() - Create a VM
1495  * @pool: The VM to create this VM on.
1496  * @kernel_va_start: Start of the region reserved for kernel objects.
1497  * @kernel_va_range: Size of the region reserved for kernel objects.
1498  *
1499  * Return: a positive VM ID on success, a negative error code otherwise.
1500  */
1501 int panthor_vm_pool_create_vm(struct panthor_device *ptdev,
1502                               struct panthor_vm_pool *pool,
1503                               struct drm_panthor_vm_create *args)
1504 {
1505         u64 kernel_va_start, kernel_va_range;
1506         struct panthor_vm *vm;
1507         int ret;
1508         u32 id;
1509
1510         ret = panthor_vm_create_check_args(ptdev, args, &kernel_va_start, &kernel_va_range);
1511         if (ret)
1512                 return ret;
1513
1514         vm = panthor_vm_create(ptdev, false, kernel_va_start, kernel_va_range,
1515                                kernel_va_start, kernel_va_range);
1516         if (IS_ERR(vm))
1517                 return PTR_ERR(vm);
1518
1519         ret = xa_alloc(&pool->xa, &id, vm,
1520                        XA_LIMIT(1, PANTHOR_MAX_VMS_PER_FILE), GFP_KERNEL);
1521
1522         if (ret) {
1523                 panthor_vm_put(vm);
1524                 return ret;
1525         }
1526
1527         args->user_va_range = kernel_va_start;
1528         return id;
1529 }
1530
1531 static void panthor_vm_destroy(struct panthor_vm *vm)
1532 {
1533         if (!vm)
1534                 return;
1535
1536         vm->destroyed = true;
1537
1538         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1539         panthor_heap_pool_destroy(vm->heaps.pool);
1540         vm->heaps.pool = NULL;
1541         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1542
1543         drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base,
1544                     panthor_vm_unmap_range(vm, vm->base.mm_start, vm->base.mm_range));
1545         panthor_vm_put(vm);
1546 }
1547
1548 /**
1549  * panthor_vm_pool_destroy_vm() - Destroy a VM.
1550  * @pool: VM pool.
1551  * @handle: VM handle.
1552  *
1553  * This function doesn't free the VM object or its resources, it just kills
1554  * all mappings, and makes sure nothing can be mapped after that point.
1555  *
1556  * If there was any active jobs at the time this function is called, these
1557  * jobs should experience page faults and be killed as a result.
1558  *
1559  * The VM resources are freed when the last reference on the VM object is
1560  * dropped.
1561  */
1562 int panthor_vm_pool_destroy_vm(struct panthor_vm_pool *pool, u32 handle)
1563 {
1564         struct panthor_vm *vm;
1565
1566         vm = xa_erase(&pool->xa, handle);
1567
1568         panthor_vm_destroy(vm);
1569
1570         return vm ? 0 : -EINVAL;
1571 }
1572
1573 /**
1574  * panthor_vm_pool_get_vm() - Retrieve VM object bound to a VM handle
1575  * @pool: VM pool to check.
1576  * @handle: Handle of the VM to retrieve.
1577  *
1578  * Return: A valid pointer if the VM exists, NULL otherwise.
1579  */
1580 struct panthor_vm *
1581 panthor_vm_pool_get_vm(struct panthor_vm_pool *pool, u32 handle)
1582 {
1583         struct panthor_vm *vm;
1584
1585         xa_lock(&pool->xa);
1586         vm = panthor_vm_get(xa_load(&pool->xa, handle));
1587         xa_unlock(&pool->xa);
1588
1589         return vm;
1590 }
1591
1592 /**
1593  * panthor_vm_pool_destroy() - Destroy a VM pool.
1594  * @pfile: File.
1595  *
1596  * Destroy all VMs in the pool, and release the pool resources.
1597  *
1598  * Note that VMs can outlive the pool they were created from if other
1599  * objects hold a reference to there VMs.
1600  */
1601 void panthor_vm_pool_destroy(struct panthor_file *pfile)
1602 {
1603         struct panthor_vm *vm;
1604         unsigned long i;
1605
1606         if (!pfile->vms)
1607                 return;
1608
1609         xa_for_each(&pfile->vms->xa, i, vm)
1610                 panthor_vm_destroy(vm);
1611
1612         xa_destroy(&pfile->vms->xa);
1613         kfree(pfile->vms);
1614 }
1615
1616 /**
1617  * panthor_vm_pool_create() - Create a VM pool
1618  * @pfile: File.
1619  *
1620  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
1621  */
1622 int panthor_vm_pool_create(struct panthor_file *pfile)
1623 {
1624         pfile->vms = kzalloc(sizeof(*pfile->vms), GFP_KERNEL);
1625         if (!pfile->vms)
1626                 return -ENOMEM;
1627
1628         xa_init_flags(&pfile->vms->xa, XA_FLAGS_ALLOC1);
1629         return 0;
1630 }
1631
1632 /* dummy TLB ops, the real TLB flush happens in panthor_vm_flush_range() */
1633 static void mmu_tlb_flush_all(void *cookie)
1634 {
1635 }
1636
1637 static void mmu_tlb_flush_walk(unsigned long iova, size_t size, size_t granule, void *cookie)
1638 {
1639 }
1640
1641 static const struct iommu_flush_ops mmu_tlb_ops = {
1642         .tlb_flush_all = mmu_tlb_flush_all,
1643         .tlb_flush_walk = mmu_tlb_flush_walk,
1644 };
1645
1646 static const char *access_type_name(struct panthor_device *ptdev,
1647                                     u32 fault_status)
1648 {
1649         switch (fault_status & AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_MASK) {
1650         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_ATOMIC:
1651                 return "ATOMIC";
1652         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_READ:
1653                 return "READ";
1654         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_WRITE:
1655                 return "WRITE";
1656         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_EX:
1657                 return "EXECUTE";
1658         default:
1659                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, 1);
1660                 return NULL;
1661         }
1662 }
1663
1664 static void panthor_mmu_irq_handler(struct panthor_device *ptdev, u32 status)
1665 {
1666         bool has_unhandled_faults = false;
1667
1668         status = panthor_mmu_fault_mask(ptdev, status);
1669         while (status) {
1670                 u32 as = ffs(status | (status >> 16)) - 1;
1671                 u32 mask = panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as);
1672                 u32 new_int_mask;
1673                 u64 addr;
1674                 u32 fault_status;
1675                 u32 exception_type;
1676                 u32 access_type;
1677                 u32 source_id;
1678
1679                 fault_status = gpu_read(ptdev, AS_FAULTSTATUS(as));
1680                 addr = gpu_read(ptdev, AS_FAULTADDRESS_LO(as));
1681                 addr |= (u64)gpu_read(ptdev, AS_FAULTADDRESS_HI(as)) << 32;
1682
1683                 /* decode the fault status */
1684                 exception_type = fault_status & 0xFF;
1685                 access_type = (fault_status >> 8) & 0x3;
1686                 source_id = (fault_status >> 16);
1687
1688                 mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1689
1690                 ptdev->mmu->as.faulty_mask |= mask;
1691                 new_int_mask =
1692                         panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~ptdev->mmu->as.faulty_mask);
1693
1694                 /* terminal fault, print info about the fault */
1695                 drm_err(&ptdev->base,
1696                         "Unhandled Page fault in AS%d at VA 0x%016llX\n"
1697                         "raw fault status: 0x%X\n"
1698                         "decoded fault status: %s\n"
1699                         "exception type 0x%X: %s\n"
1700                         "access type 0x%X: %s\n"
1701                         "source id 0x%X\n",
1702                         as, addr,
1703                         fault_status,
1704                         (fault_status & (1 << 10) ? "DECODER FAULT" : "SLAVE FAULT"),
1705                         exception_type, panthor_exception_name(ptdev, exception_type),
1706                         access_type, access_type_name(ptdev, fault_status),
1707                         source_id);
1708
1709                 /* Ignore MMU interrupts on this AS until it's been
1710                  * re-enabled.
1711                  */
1712                 ptdev->mmu->irq.mask = new_int_mask;
1713                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_MASK, new_int_mask);
1714
1715                 if (ptdev->mmu->as.slots[as].vm)
1716                         ptdev->mmu->as.slots[as].vm->unhandled_fault = true;
1717
1718                 /* Disable the MMU to kill jobs on this AS. */
1719                 panthor_mmu_as_disable(ptdev, as);
1720                 mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1721
1722                 status &= ~mask;
1723                 has_unhandled_faults = true;
1724         }
1725
1726         if (has_unhandled_faults)
1727                 panthor_sched_report_mmu_fault(ptdev);
1728 }
1729 PANTHOR_IRQ_HANDLER(mmu, MMU, panthor_mmu_irq_handler);
1730
1731 /**
1732  * panthor_mmu_suspend() - Suspend the MMU logic
1733  * @ptdev: Device.
1734  *
1735  * All we do here is de-assign the AS slots on all active VMs, so things
1736  * get flushed to the main memory, and no further access to these VMs are
1737  * possible.
1738  *
1739  * We also suspend the MMU IRQ.
1740  */
1741 void panthor_mmu_suspend(struct panthor_device *ptdev)
1742 {
1743         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1744         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
1745                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
1746
1747                 if (vm) {
1748                         drm_WARN_ON(&ptdev->base, panthor_mmu_as_disable(ptdev, i));
1749                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
1750                 }
1751         }
1752         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1753
1754         panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
1755 }
1756
1757 /**
1758  * panthor_mmu_resume() - Resume the MMU logic
1759  * @ptdev: Device.
1760  *
1761  * Resume the IRQ.
1762  *
1763  * We don't re-enable previously active VMs. We assume other parts of the
1764  * driver will call panthor_vm_active() on the VMs they intend to use.
1765  */
1766 void panthor_mmu_resume(struct panthor_device *ptdev)
1767 {
1768         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1769         ptdev->mmu->as.alloc_mask = 0;
1770         ptdev->mmu->as.faulty_mask = 0;
1771         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1772
1773         panthor_mmu_irq_resume(&ptdev->mmu->irq, panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
1774 }
1775
1776 /**
1777  * panthor_mmu_pre_reset() - Prepare for a reset
1778  * @ptdev: Device.
1779  *
1780  * Suspend the IRQ, and make sure all VM_BIND queues are stopped, so we
1781  * don't get asked to do a VM operation while the GPU is down.
1782  *
1783  * We don't cleanly shutdown the AS slots here, because the reset might
1784  * come from an AS_ACTIVE_BIT stuck situation.
1785  */
1786 void panthor_mmu_pre_reset(struct panthor_device *ptdev)
1787 {
1788         struct panthor_vm *vm;
1789
1790         panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
1791
1792         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1793         ptdev->mmu->vm.reset_in_progress = true;
1794         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node)
1795                 panthor_vm_stop(vm);
1796         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1797 }
1798
1799 /**
1800  * panthor_mmu_post_reset() - Restore things after a reset
1801  * @ptdev: Device.
1802  *
1803  * Put the MMU logic back in action after a reset. That implies resuming the
1804  * IRQ and re-enabling the VM_BIND queues.
1805  */
1806 void panthor_mmu_post_reset(struct panthor_device *ptdev)
1807 {
1808         struct panthor_vm *vm;
1809
1810         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1811
1812         /* Now that the reset is effective, we can assume that none of the
1813          * AS slots are setup, and clear the faulty flags too.
1814          */
1815         ptdev->mmu->as.alloc_mask = 0;
1816         ptdev->mmu->as.faulty_mask = 0;
1817
1818         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
1819                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
1820
1821                 if (vm)
1822                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
1823         }
1824
1825         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1826
1827         panthor_mmu_irq_resume(&ptdev->mmu->irq, panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
1828
1829         /* Restart the VM_BIND queues. */
1830         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1831         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node) {
1832                 panthor_vm_start(vm);
1833         }
1834         ptdev->mmu->vm.reset_in_progress = false;
1835         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1836 }
1837
1838 static void panthor_vm_free(struct drm_gpuvm *gpuvm)
1839 {
1840         struct panthor_vm *vm = container_of(gpuvm, struct panthor_vm, base);
1841         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
1842
1843         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1844         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->heaps.pool))
1845                 panthor_heap_pool_destroy(vm->heaps.pool);
1846         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1847         mutex_destroy(&vm->heaps.lock);
1848
1849         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1850         list_del(&vm->node);
1851         /* Restore the scheduler state so we can call drm_sched_entity_destroy()
1852          * and drm_sched_fini(). If get there, that means we have no job left
1853          * and no new jobs can be queued, so we can start the scheduler without
1854          * risking interfering with the reset.
1855          */
1856         if (ptdev->mmu->vm.reset_in_progress)
1857                 panthor_vm_start(vm);
1858         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1859
1860         drm_sched_entity_destroy(&vm->entity);
1861         drm_sched_fini(&vm->sched);
1862
1863         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1864         if (vm->as.id >= 0) {
1865                 int cookie;
1866
1867                 if (drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie)) {
1868                         panthor_mmu_as_disable(ptdev, vm->as.id);
1869                         drm_dev_exit(cookie);
1870                 }
1871
1872                 ptdev->mmu->as.slots[vm->as.id].vm = NULL;
1873                 clear_bit(vm->as.id, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
1874                 list_del(&vm->as.lru_node);
1875         }
1876         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1877
1878         free_io_pgtable_ops(vm->pgtbl_ops);
1879
1880         drm_mm_takedown(&vm->mm);
1881         kfree(vm);
1882 }
1883
1884 /**
1885  * panthor_vm_put() - Release a reference on a VM
1886  * @vm: VM to release the reference on. Can be NULL.
1887  */
1888 void panthor_vm_put(struct panthor_vm *vm)
1889 {
1890         drm_gpuvm_put(vm ? &vm->base : NULL);
1891 }
1892
1893 /**
1894  * panthor_vm_get() - Get a VM reference
1895  * @vm: VM to get the reference on. Can be NULL.
1896  *
1897  * Return: @vm value.
1898  */
1899 struct panthor_vm *panthor_vm_get(struct panthor_vm *vm)
1900 {
1901         if (vm)
1902                 drm_gpuvm_get(&vm->base);
1903
1904         return vm;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * panthor_vm_get_heap_pool() - Get the heap pool attached to a VM
1909  * @vm: VM to query the heap pool on.
1910  * @create: True if the heap pool should be created when it doesn't exist.
1911  *
1912  * Heap pools are per-VM. This function allows one to retrieve the heap pool
1913  * attached to a VM.
1914  *
1915  * If no heap pool exists yet, and @create is true, we create one.
1916  *
1917  * The returned panthor_heap_pool should be released with panthor_heap_pool_put().
1918  *
1919  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
1920  */
1921 struct panthor_heap_pool *panthor_vm_get_heap_pool(struct panthor_vm *vm, bool create)
1922 {
1923         struct panthor_heap_pool *pool;
1924
1925         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1926         if (!vm->heaps.pool && create) {
1927                 if (vm->destroyed)
1928                         pool = ERR_PTR(-EINVAL);
1929                 else
1930                         pool = panthor_heap_pool_create(vm->ptdev, vm);
1931
1932                 if (!IS_ERR(pool))
1933                         vm->heaps.pool = panthor_heap_pool_get(pool);
1934         } else {
1935                 pool = panthor_heap_pool_get(vm->heaps.pool);
1936                 if (!pool)
1937                         pool = ERR_PTR(-ENOENT);
1938         }
1939         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1940
1941         return pool;
1942 }
1943
1944 static u64 mair_to_memattr(u64 mair, bool coherent)
1945 {
1946         u64 memattr = 0;
1947         u32 i;
1948
1949         for (i = 0; i < 8; i++) {
1950                 u8 in_attr = mair >> (8 * i), out_attr;
1951                 u8 outer = in_attr >> 4, inner = in_attr & 0xf;
1952
1953                 /* For caching to be enabled, inner and outer caching policy
1954                  * have to be both write-back, if one of them is write-through
1955                  * or non-cacheable, we just choose non-cacheable. Device
1956                  * memory is also translated to non-cacheable.
1957                  */
1958                 if (!(outer & 3) || !(outer & 4) || !(inner & 4)) {
1959                         out_attr = AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_OUTER_NC |
1960                                    AS_MEMATTR_AARCH64_SH_MIDGARD_INNER |
1961                                    AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_ALLOC_EXPL(false, false);
1962                 } else {
1963                         out_attr = AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_OUTER_WB |
1964                                    AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_ALLOC_EXPL(inner & 1, inner & 2);
1965                         /* Use SH_MIDGARD_INNER mode when device isn't coherent,
1966                          * so SH_IS, which is used when IOMMU_CACHE is set, maps
1967                          * to Mali's internal-shareable mode. As per the Mali
1968                          * Spec, inner and outer-shareable modes aren't allowed
1969                          * for WB memory when coherency is disabled.
1970                          * Use SH_CPU_INNER mode when coherency is enabled, so
1971                          * that SH_IS actually maps to the standard definition of
1972                          * inner-shareable.
1973                          */
1974                         if (!coherent)
1975                                 out_attr |= AS_MEMATTR_AARCH64_SH_MIDGARD_INNER;
1976                         else
1977                                 out_attr |= AS_MEMATTR_AARCH64_SH_CPU_INNER;
1978                 }
1979
1980                 memattr |= (u64)out_attr << (8 * i);
1981         }
1982
1983         return memattr;
1984 }
1985
1986 static void panthor_vma_link(struct panthor_vm *vm,
1987                              struct panthor_vma *vma,
1988                              struct drm_gpuvm_bo *vm_bo)
1989 {
1990         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
1991
1992         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1993         drm_gpuva_link(&vma->base, vm_bo);
1994         drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, drm_gpuvm_bo_put(vm_bo));
1995         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1996 }
1997
1998 static void panthor_vma_unlink(struct panthor_vm *vm,
1999                                struct panthor_vma *vma)
2000 {
2001         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
2002         struct drm_gpuvm_bo *vm_bo = drm_gpuvm_bo_get(vma->base.vm_bo);
2003
2004         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
2005         drm_gpuva_unlink(&vma->base);
2006         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
2007
2008         /* drm_gpuva_unlink() release the vm_bo, but we manually retained it
2009          * when entering this function, so we can implement deferred VMA
2010          * destruction. Re-assign it here.
2011          */
2012         vma->base.vm_bo = vm_bo;
2013         list_add_tail(&vma->node, &vm->op_ctx->returned_vmas);
2014 }
2015
2016 static void panthor_vma_init(struct panthor_vma *vma, u32 flags)
2017 {
2018         INIT_LIST_HEAD(&vma->node);
2019         vma->flags = flags;
2020 }
2021
2022 #define PANTHOR_VM_MAP_FLAGS \
2023         (DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY | \
2024          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC | \
2025          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED)
2026
2027 static int panthor_gpuva_sm_step_map(struct drm_gpuva_op *op, void *priv)
2028 {
2029         struct panthor_vm *vm = priv;
2030         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx = vm->op_ctx;
2031         struct panthor_vma *vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
2032         int ret;
2033
2034         if (!vma)
2035                 return -EINVAL;
2036
2037         panthor_vma_init(vma, op_ctx->flags & PANTHOR_VM_MAP_FLAGS);
2038
2039         ret = panthor_vm_map_pages(vm, op->map.va.addr, flags_to_prot(vma->flags),
2040                                    op_ctx->map.sgt, op->map.gem.offset,
2041                                    op->map.va.range);
2042         if (ret)
2043                 return ret;
2044
2045         /* Ref owned by the mapping now, clear the obj field so we don't release the
2046          * pinning/obj ref behind GPUVA's back.
2047          */
2048         drm_gpuva_map(&vm->base, &vma->base, &op->map);
2049         panthor_vma_link(vm, vma, op_ctx->map.vm_bo);
2050         op_ctx->map.vm_bo = NULL;
2051         return 0;
2052 }
2053
2054 static int panthor_gpuva_sm_step_remap(struct drm_gpuva_op *op,
2055                                        void *priv)
2056 {
2057         struct panthor_vma *unmap_vma = container_of(op->remap.unmap->va, struct panthor_vma, base);
2058         struct panthor_vm *vm = priv;
2059         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx = vm->op_ctx;
2060         struct panthor_vma *prev_vma = NULL, *next_vma = NULL;
2061         u64 unmap_start, unmap_range;
2062         int ret;
2063
2064         drm_gpuva_op_remap_to_unmap_range(&op->remap, &unmap_start, &unmap_range);
2065         ret = panthor_vm_unmap_pages(vm, unmap_start, unmap_range);
2066         if (ret)
2067                 return ret;
2068
2069         if (op->remap.prev) {
2070                 prev_vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
2071                 panthor_vma_init(prev_vma, unmap_vma->flags);
2072         }
2073
2074         if (op->remap.next) {
2075                 next_vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
2076                 panthor_vma_init(next_vma, unmap_vma->flags);
2077         }
2078
2079         drm_gpuva_remap(prev_vma ? &prev_vma->base : NULL,
2080                         next_vma ? &next_vma->base : NULL,
2081                         &op->remap);
2082
2083         if (prev_vma) {
2084                 /* panthor_vma_link() transfers the vm_bo ownership to
2085                  * the VMA object. Since the vm_bo we're passing is still
2086                  * owned by the old mapping which will be released when this
2087                  * mapping is destroyed, we need to grab a ref here.
2088                  */
2089                 panthor_vma_link(vm, prev_vma,
2090                                  drm_gpuvm_bo_get(op->remap.unmap->va->vm_bo));
2091         }
2092
2093         if (next_vma) {
2094                 panthor_vma_link(vm, next_vma,
2095                                  drm_gpuvm_bo_get(op->remap.unmap->va->vm_bo));
2096         }
2097
2098         panthor_vma_unlink(vm, unmap_vma);
2099         return 0;
2100 }
2101
2102 static int panthor_gpuva_sm_step_unmap(struct drm_gpuva_op *op,
2103                                        void *priv)
2104 {
2105         struct panthor_vma *unmap_vma = container_of(op->unmap.va, struct panthor_vma, base);
2106         struct panthor_vm *vm = priv;
2107         int ret;
2108
2109         ret = panthor_vm_unmap_pages(vm, unmap_vma->base.va.addr,
2110                                      unmap_vma->base.va.range);
2111         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, ret))
2112                 return ret;
2113
2114         drm_gpuva_unmap(&op->unmap);
2115         panthor_vma_unlink(vm, unmap_vma);
2116         return 0;
2117 }
2118
2119 static const struct drm_gpuvm_ops panthor_gpuvm_ops = {
2120         .vm_free = panthor_vm_free,
2121         .sm_step_map = panthor_gpuva_sm_step_map,
2122         .sm_step_remap = panthor_gpuva_sm_step_remap,
2123         .sm_step_unmap = panthor_gpuva_sm_step_unmap,
2124 };
2125
2126 /**
2127  * panthor_vm_resv() - Get the dma_resv object attached to a VM.
2128  * @vm: VM to get the dma_resv of.
2129  *
2130  * Return: A dma_resv object.
2131  */
2132 struct dma_resv *panthor_vm_resv(struct panthor_vm *vm)
2133 {
2134         return drm_gpuvm_resv(&vm->base);
2135 }
2136
2137 struct drm_gem_object *panthor_vm_root_gem(struct panthor_vm *vm)
2138 {
2139         if (!vm)
2140                 return NULL;
2141
2142         return vm->base.r_obj;
2143 }
2144
2145 static int
2146 panthor_vm_exec_op(struct panthor_vm *vm, struct panthor_vm_op_ctx *op,
2147                    bool flag_vm_unusable_on_failure)
2148 {
2149         u32 op_type = op->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK;
2150         int ret;
2151
2152         if (op_type == DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY)
2153                 return 0;
2154
2155         mutex_lock(&vm->op_lock);
2156         vm->op_ctx = op;
2157         switch (op_type) {
2158         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
2159                 if (vm->unusable) {
2160                         ret = -EINVAL;
2161                         break;
2162                 }
2163
2164                 ret = drm_gpuvm_sm_map(&vm->base, vm, op->va.addr, op->va.range,
2165                                        op->map.vm_bo->obj, op->map.bo_offset);
2166                 break;
2167
2168         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
2169                 ret = drm_gpuvm_sm_unmap(&vm->base, vm, op->va.addr, op->va.range);
2170                 break;
2171
2172         default:
2173                 ret = -EINVAL;
2174                 break;
2175         }
2176
2177         if (ret && flag_vm_unusable_on_failure)
2178                 vm->unusable = true;
2179
2180         vm->op_ctx = NULL;
2181         mutex_unlock(&vm->op_lock);
2182
2183         return ret;
2184 }
2185
2186 static struct dma_fence *
2187 panthor_vm_bind_run_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2188 {
2189         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2190         bool cookie;
2191         int ret;
2192
2193         /* Not only we report an error whose result is propagated to the
2194          * drm_sched finished fence, but we also flag the VM as unusable, because
2195          * a failure in the async VM_BIND results in an inconsistent state. VM needs
2196          * to be destroyed and recreated.
2197          */
2198         cookie = dma_fence_begin_signalling();
2199         ret = panthor_vm_exec_op(job->vm, &job->ctx, true);
2200         dma_fence_end_signalling(cookie);
2201
2202         return ret ? ERR_PTR(ret) : NULL;
2203 }
2204
2205 static void panthor_vm_bind_job_release(struct kref *kref)
2206 {
2207         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(kref, struct panthor_vm_bind_job, refcount);
2208
2209         if (job->base.s_fence)
2210                 drm_sched_job_cleanup(&job->base);
2211
2212         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&job->ctx, job->vm);
2213         panthor_vm_put(job->vm);
2214         kfree(job);
2215 }
2216
2217 /**
2218  * panthor_vm_bind_job_put() - Release a VM_BIND job reference
2219  * @sched_job: Job to release the reference on.
2220  */
2221 void panthor_vm_bind_job_put(struct drm_sched_job *sched_job)
2222 {
2223         struct panthor_vm_bind_job *job =
2224                 container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2225
2226         if (sched_job)
2227                 kref_put(&job->refcount, panthor_vm_bind_job_release);
2228 }
2229
2230 static void
2231 panthor_vm_bind_free_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2232 {
2233         struct panthor_vm_bind_job *job =
2234                 container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2235
2236         drm_sched_job_cleanup(sched_job);
2237
2238         /* Do the heavy cleanups asynchronously, so we're out of the
2239          * dma-signaling path and can acquire dma-resv locks safely.
2240          */
2241         queue_work(panthor_cleanup_wq, &job->cleanup_op_ctx_work);
2242 }
2243
2244 static enum drm_gpu_sched_stat
2245 panthor_vm_bind_timedout_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2246 {
2247         WARN(1, "VM_BIND ops are synchronous for now, there should be no timeout!");
2248         return DRM_GPU_SCHED_STAT_NOMINAL;
2249 }
2250
2251 static const struct drm_sched_backend_ops panthor_vm_bind_ops = {
2252         .run_job = panthor_vm_bind_run_job,
2253         .free_job = panthor_vm_bind_free_job,
2254         .timedout_job = panthor_vm_bind_timedout_job,
2255 };
2256
2257 /**
2258  * panthor_vm_create() - Create a VM
2259  * @ptdev: Device.
2260  * @for_mcu: True if this is the FW MCU VM.
2261  * @kernel_va_start: Start of the range reserved for kernel BO mapping.
2262  * @kernel_va_size: Size of the range reserved for kernel BO mapping.
2263  * @auto_kernel_va_start: Start of the auto-VA kernel range.
2264  * @auto_kernel_va_size: Size of the auto-VA kernel range.
2265  *
2266  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
2267  */
2268 struct panthor_vm *
2269 panthor_vm_create(struct panthor_device *ptdev, bool for_mcu,
2270                   u64 kernel_va_start, u64 kernel_va_size,
2271                   u64 auto_kernel_va_start, u64 auto_kernel_va_size)
2272 {
2273         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2274         u32 pa_bits = GPU_MMU_FEATURES_PA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2275         u64 full_va_range = 1ull << va_bits;
2276         struct drm_gem_object *dummy_gem;
2277         struct drm_gpu_scheduler *sched;
2278         struct io_pgtable_cfg pgtbl_cfg;
2279         u64 mair, min_va, va_range;
2280         struct panthor_vm *vm;
2281         int ret;
2282
2283         vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2284         if (!vm)
2285                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2286
2287         /* We allocate a dummy GEM for the VM. */
2288         dummy_gem = drm_gpuvm_resv_object_alloc(&ptdev->base);
2289         if (!dummy_gem) {
2290                 ret = -ENOMEM;
2291                 goto err_free_vm;
2292         }
2293
2294         mutex_init(&vm->heaps.lock);
2295         vm->for_mcu = for_mcu;
2296         vm->ptdev = ptdev;
2297         mutex_init(&vm->op_lock);
2298
2299         if (for_mcu) {
2300                 /* CSF MCU is a cortex M7, and can only address 4G */
2301                 min_va = 0;
2302                 va_range = SZ_4G;
2303         } else {
2304                 min_va = 0;
2305                 va_range = full_va_range;
2306         }
2307
2308         mutex_init(&vm->mm_lock);
2309         drm_mm_init(&vm->mm, kernel_va_start, kernel_va_size);
2310         vm->kernel_auto_va.start = auto_kernel_va_start;
2311         vm->kernel_auto_va.end = vm->kernel_auto_va.start + auto_kernel_va_size - 1;
2312
2313         INIT_LIST_HEAD(&vm->node);
2314         INIT_LIST_HEAD(&vm->as.lru_node);
2315         vm->as.id = -1;
2316         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
2317
2318         pgtbl_cfg = (struct io_pgtable_cfg) {
2319                 .pgsize_bitmap  = SZ_4K | SZ_2M,
2320                 .ias            = va_bits,
2321                 .oas            = pa_bits,
2322                 .coherent_walk  = ptdev->coherent,
2323                 .tlb            = &mmu_tlb_ops,
2324                 .iommu_dev      = ptdev->base.dev,
2325                 .alloc          = alloc_pt,
2326                 .free           = free_pt,
2327         };
2328
2329         vm->pgtbl_ops = alloc_io_pgtable_ops(ARM_64_LPAE_S1, &pgtbl_cfg, vm);
2330         if (!vm->pgtbl_ops) {
2331                 ret = -EINVAL;
2332                 goto err_mm_takedown;
2333         }
2334
2335         /* Bind operations are synchronous for now, no timeout needed. */
2336         ret = drm_sched_init(&vm->sched, &panthor_vm_bind_ops, ptdev->mmu->vm.wq,
2337                              1, 1, 0,
2338                              MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, NULL, NULL,
2339                              "panthor-vm-bind", ptdev->base.dev);
2340         if (ret)
2341                 goto err_free_io_pgtable;
2342
2343         sched = &vm->sched;
2344         ret = drm_sched_entity_init(&vm->entity, 0, &sched, 1, NULL);
2345         if (ret)
2346                 goto err_sched_fini;
2347
2348         mair = io_pgtable_ops_to_pgtable(vm->pgtbl_ops)->cfg.arm_lpae_s1_cfg.mair;
2349         vm->memattr = mair_to_memattr(mair, ptdev->coherent);
2350
2351         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2352         list_add_tail(&vm->node, &ptdev->mmu->vm.list);
2353
2354         /* If a reset is in progress, stop the scheduler. */
2355         if (ptdev->mmu->vm.reset_in_progress)
2356                 panthor_vm_stop(vm);
2357         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2358
2359         /* We intentionally leave the reserved range to zero, because we want kernel VMAs
2360          * to be handled the same way user VMAs are.
2361          */
2362         drm_gpuvm_init(&vm->base, for_mcu ? "panthor-MCU-VM" : "panthor-GPU-VM",
2363                        DRM_GPUVM_RESV_PROTECTED, &ptdev->base, dummy_gem,
2364                        min_va, va_range, 0, 0, &panthor_gpuvm_ops);
2365         drm_gem_object_put(dummy_gem);
2366         return vm;
2367
2368 err_sched_fini:
2369         drm_sched_fini(&vm->sched);
2370
2371 err_free_io_pgtable:
2372         free_io_pgtable_ops(vm->pgtbl_ops);
2373
2374 err_mm_takedown:
2375         drm_mm_takedown(&vm->mm);
2376         drm_gem_object_put(dummy_gem);
2377
2378 err_free_vm:
2379         kfree(vm);
2380         return ERR_PTR(ret);
2381 }
2382
2383 static int
2384 panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(struct drm_file *file,
2385                                struct panthor_vm *vm,
2386                                const struct drm_panthor_vm_bind_op *op,
2387                                struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
2388 {
2389         ssize_t vm_pgsz = panthor_vm_page_size(vm);
2390         struct drm_gem_object *gem;
2391         int ret;
2392
2393         /* Aligned on page size. */
2394         if (!IS_ALIGNED(op->va | op->size, vm_pgsz))
2395                 return -EINVAL;
2396
2397         switch (op->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) {
2398         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
2399                 gem = drm_gem_object_lookup(file, op->bo_handle);
2400                 ret = panthor_vm_prepare_map_op_ctx(op_ctx, vm,
2401                                                     gem ? to_panthor_bo(gem) : NULL,
2402                                                     op->bo_offset,
2403                                                     op->size,
2404                                                     op->va,
2405                                                     op->flags);
2406                 drm_gem_object_put(gem);
2407                 return ret;
2408
2409         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
2410                 if (op->flags & ~DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
2411                         return -EINVAL;
2412
2413                 if (op->bo_handle || op->bo_offset)
2414                         return -EINVAL;
2415
2416                 return panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(op_ctx, vm, op->va, op->size);
2417
2418         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY:
2419                 if (op->flags & ~DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
2420                         return -EINVAL;
2421
2422                 if (op->bo_handle || op->bo_offset)
2423                         return -EINVAL;
2424
2425                 if (op->va || op->size)
2426                         return -EINVAL;
2427
2428                 if (!op->syncs.count)
2429                         return -EINVAL;
2430
2431                 panthor_vm_prepare_sync_only_op_ctx(op_ctx, vm);
2432                 return 0;
2433
2434         default:
2435                 return -EINVAL;
2436         }
2437 }
2438
2439 static void panthor_vm_bind_job_cleanup_op_ctx_work(struct work_struct *work)
2440 {
2441         struct panthor_vm_bind_job *job =
2442                 container_of(work, struct panthor_vm_bind_job, cleanup_op_ctx_work);
2443
2444         panthor_vm_bind_job_put(&job->base);
2445 }
2446
2447 /**
2448  * panthor_vm_bind_job_create() - Create a VM_BIND job
2449  * @file: File.
2450  * @vm: VM targeted by the VM_BIND job.
2451  * @op: VM operation data.
2452  *
2453  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
2454  */
2455 struct drm_sched_job *
2456 panthor_vm_bind_job_create(struct drm_file *file,
2457                            struct panthor_vm *vm,
2458                            const struct drm_panthor_vm_bind_op *op)
2459 {
2460         struct panthor_vm_bind_job *job;
2461         int ret;
2462
2463         if (!vm)
2464                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2465
2466         if (vm->destroyed || vm->unusable)
2467                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2468
2469         job = kzalloc(sizeof(*job), GFP_KERNEL);
2470         if (!job)
2471                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2472
2473         ret = panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(file, vm, op, &job->ctx);
2474         if (ret) {
2475                 kfree(job);
2476                 return ERR_PTR(ret);
2477         }
2478
2479         INIT_WORK(&job->cleanup_op_ctx_work, panthor_vm_bind_job_cleanup_op_ctx_work);
2480         kref_init(&job->refcount);
2481         job->vm = panthor_vm_get(vm);
2482
2483         ret = drm_sched_job_init(&job->base, &vm->entity, 1, vm);
2484         if (ret)
2485                 goto err_put_job;
2486
2487         return &job->base;
2488
2489 err_put_job:
2490         panthor_vm_bind_job_put(&job->base);
2491         return ERR_PTR(ret);
2492 }
2493
2494 /**
2495  * panthor_vm_bind_job_prepare_resvs() - Prepare VM_BIND job dma_resvs
2496  * @exec: The locking/preparation context.
2497  * @sched_job: The job to prepare resvs on.
2498  *
2499  * Locks and prepare the VM resv.
2500  *
2501  * If this is a map operation, locks and prepares the GEM resv.
2502  *
2503  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2504  */
2505 int panthor_vm_bind_job_prepare_resvs(struct drm_exec *exec,
2506                                       struct drm_sched_job *sched_job)
2507 {
2508         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2509         int ret;
2510
2511         /* Acquire the VM lock an reserve a slot for this VM bind job. */
2512         ret = drm_gpuvm_prepare_vm(&job->vm->base, exec, 1);
2513         if (ret)
2514                 return ret;
2515
2516         if (job->ctx.map.vm_bo) {
2517                 /* Lock/prepare the GEM being mapped. */
2518                 ret = drm_exec_prepare_obj(exec, job->ctx.map.vm_bo->obj, 1);
2519                 if (ret)
2520                         return ret;
2521         }
2522
2523         return 0;
2524 }
2525
2526 /**
2527  * panthor_vm_bind_job_update_resvs() - Update the resv objects touched by a job
2528  * @exec: drm_exec context.
2529  * @sched_job: Job to update the resvs on.
2530  */
2531 void panthor_vm_bind_job_update_resvs(struct drm_exec *exec,
2532                                       struct drm_sched_job *sched_job)
2533 {
2534         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2535
2536         /* Explicit sync => we just register our job finished fence as bookkeep. */
2537         drm_gpuvm_resv_add_fence(&job->vm->base, exec,
2538                                  &sched_job->s_fence->finished,
2539                                  DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP,
2540                                  DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
2541 }
2542
2543 void panthor_vm_update_resvs(struct panthor_vm *vm, struct drm_exec *exec,
2544                              struct dma_fence *fence,
2545                              enum dma_resv_usage private_usage,
2546                              enum dma_resv_usage extobj_usage)
2547 {
2548         drm_gpuvm_resv_add_fence(&vm->base, exec, fence, private_usage, extobj_usage);
2549 }
2550
2551 /**
2552  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() - Execute a VM_BIND operation synchronously.
2553  * @file: File.
2554  * @vm: VM targeted by the VM operation.
2555  * @op: Data describing the VM operation.
2556  *
2557  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2558  */
2559 int panthor_vm_bind_exec_sync_op(struct drm_file *file,
2560                                  struct panthor_vm *vm,
2561                                  struct drm_panthor_vm_bind_op *op)
2562 {
2563         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2564         int ret;
2565
2566         /* No sync objects allowed on synchronous operations. */
2567         if (op->syncs.count)
2568                 return -EINVAL;
2569
2570         if (!op->size)
2571                 return 0;
2572
2573         ret = panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(file, vm, op, &op_ctx);
2574         if (ret)
2575                 return ret;
2576
2577         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2578         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2579
2580         return ret;
2581 }
2582
2583 /**
2584  * panthor_vm_map_bo_range() - Map a GEM object range to a VM
2585  * @vm: VM to map the GEM to.
2586  * @bo: GEM object to map.
2587  * @offset: Offset in the GEM object.
2588  * @size: Size to map.
2589  * @va: Virtual address to map the object to.
2590  * @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags flags.
2591  * Only map-related flags are valid.
2592  *
2593  * Internal use only. For userspace requests, use
2594  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() instead.
2595  *
2596  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2597  */
2598 int panthor_vm_map_bo_range(struct panthor_vm *vm, struct panthor_gem_object *bo,
2599                             u64 offset, u64 size, u64 va, u32 flags)
2600 {
2601         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2602         int ret;
2603
2604         ret = panthor_vm_prepare_map_op_ctx(&op_ctx, vm, bo, offset, size, va, flags);
2605         if (ret)
2606                 return ret;
2607
2608         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2609         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2610
2611         return ret;
2612 }
2613
2614 /**
2615  * panthor_vm_unmap_range() - Unmap a portion of the VA space
2616  * @vm: VM to unmap the region from.
2617  * @va: Virtual address to unmap. Must be 4k aligned.
2618  * @size: Size of the region to unmap. Must be 4k aligned.
2619  *
2620  * Internal use only. For userspace requests, use
2621  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() instead.
2622  *
2623  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2624  */
2625 int panthor_vm_unmap_range(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 size)
2626 {
2627         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2628         int ret;
2629
2630         ret = panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(&op_ctx, vm, va, size);
2631         if (ret)
2632                 return ret;
2633
2634         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2635         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2636
2637         return ret;
2638 }
2639
2640 /**
2641  * panthor_vm_prepare_mapped_bos_resvs() - Prepare resvs on VM BOs.
2642  * @exec: Locking/preparation context.
2643  * @vm: VM targeted by the GPU job.
2644  * @slot_count: Number of slots to reserve.
2645  *
2646  * GPU jobs assume all BOs bound to the VM at the time the job is submitted
2647  * are available when the job is executed. In order to guarantee that, we
2648  * need to reserve a slot on all BOs mapped to a VM and update this slot with
2649  * the job fence after its submission.
2650  *
2651  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2652  */
2653 int panthor_vm_prepare_mapped_bos_resvs(struct drm_exec *exec, struct panthor_vm *vm,
2654                                         u32 slot_count)
2655 {
2656         int ret;
2657
2658         /* Acquire the VM lock and reserve a slot for this GPU job. */
2659         ret = drm_gpuvm_prepare_vm(&vm->base, exec, slot_count);
2660         if (ret)
2661                 return ret;
2662
2663         return drm_gpuvm_prepare_objects(&vm->base, exec, slot_count);
2664 }
2665
2666 /**
2667  * panthor_mmu_unplug() - Unplug the MMU logic
2668  * @ptdev: Device.
2669  *
2670  * No access to the MMU regs should be done after this function is called.
2671  * We suspend the IRQ and disable all VMs to guarantee that.
2672  */
2673 void panthor_mmu_unplug(struct panthor_device *ptdev)
2674 {
2675         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PM) || pm_runtime_active(ptdev->base.dev))
2676                 panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
2677
2678         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
2679         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
2680                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
2681
2682                 if (vm) {
2683                         drm_WARN_ON(&ptdev->base, panthor_mmu_as_disable(ptdev, i));
2684                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
2685                 }
2686         }
2687         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
2688 }
2689
2690 static void panthor_mmu_release_wq(struct drm_device *ddev, void *res)
2691 {
2692         destroy_workqueue(res);
2693 }
2694
2695 /**
2696  * panthor_mmu_init() - Initialize the MMU logic.
2697  * @ptdev: Device.
2698  *
2699  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2700  */
2701 int panthor_mmu_init(struct panthor_device *ptdev)
2702 {
2703         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2704         struct panthor_mmu *mmu;
2705         int ret, irq;
2706
2707         mmu = drmm_kzalloc(&ptdev->base, sizeof(*mmu), GFP_KERNEL);
2708         if (!mmu)
2709                 return -ENOMEM;
2710
2711         INIT_LIST_HEAD(&mmu->as.lru_list);
2712
2713         ret = drmm_mutex_init(&ptdev->base, &mmu->as.slots_lock);
2714         if (ret)
2715                 return ret;
2716
2717         INIT_LIST_HEAD(&mmu->vm.list);
2718         ret = drmm_mutex_init(&ptdev->base, &mmu->vm.lock);
2719         if (ret)
2720                 return ret;
2721
2722         ptdev->mmu = mmu;
2723
2724         irq = platform_get_irq_byname(to_platform_device(ptdev->base.dev), "mmu");
2725         if (irq <= 0)
2726                 return -ENODEV;
2727
2728         ret = panthor_request_mmu_irq(ptdev, &mmu->irq, irq,
2729                                       panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
2730         if (ret)
2731                 return ret;
2732
2733         mmu->vm.wq = alloc_workqueue("panthor-vm-bind", WQ_UNBOUND, 0);
2734         if (!mmu->vm.wq)
2735                 return -ENOMEM;
2736
2737         /* On 32-bit kernels, the VA space is limited by the io_pgtable_ops abstraction,
2738          * which passes iova as an unsigned long. Patch the mmu_features to reflect this
2739          * limitation.
2740          */
2741         if (va_bits > BITS_PER_LONG) {
2742                 ptdev->gpu_info.mmu_features &= ~GENMASK(7, 0);
2743                 ptdev->gpu_info.mmu_features |= BITS_PER_LONG;
2744         }
2745
2746         return drmm_add_action_or_reset(&ptdev->base, panthor_mmu_release_wq, mmu->vm.wq);
2747 }
2748
2749 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
2750 static int show_vm_gpuvas(struct panthor_vm *vm, struct seq_file *m)
2751 {
2752         int ret;
2753
2754         mutex_lock(&vm->op_lock);
2755         ret = drm_debugfs_gpuva_info(m, &vm->base);
2756         mutex_unlock(&vm->op_lock);
2757
2758         return ret;
2759 }
2760
2761 static int show_each_vm(struct seq_file *m, void *arg)
2762 {
2763         struct drm_info_node *node = (struct drm_info_node *)m->private;
2764         struct drm_device *ddev = node->minor->dev;
2765         struct panthor_device *ptdev = container_of(ddev, struct panthor_device, base);
2766         int (*show)(struct panthor_vm *, struct seq_file *) = node->info_ent->data;
2767         struct panthor_vm *vm;
2768         int ret = 0;
2769
2770         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2771         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node) {
2772                 ret = show(vm, m);
2773                 if (ret < 0)
2774                         break;
2775
2776                 seq_puts(m, "\n");
2777         }
2778         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2779
2780         return ret;
2781 }
2782
2783 static struct drm_info_list panthor_mmu_debugfs_list[] = {
2784         DRM_DEBUGFS_GPUVA_INFO(show_each_vm, show_vm_gpuvas),
2785 };
2786
2787 /**
2788  * panthor_mmu_debugfs_init() - Initialize MMU debugfs entries
2789  * @minor: Minor.
2790  */
2791 void panthor_mmu_debugfs_init(struct drm_minor *minor)
2792 {
2793         drm_debugfs_create_files(panthor_mmu_debugfs_list,
2794                                  ARRAY_SIZE(panthor_mmu_debugfs_list),
2795                                  minor->debugfs_root, minor);
2796 }
2797 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */
2798
2799 /**
2800  * panthor_mmu_pt_cache_init() - Initialize the page table cache.
2801  *
2802  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2803  */
2804 int panthor_mmu_pt_cache_init(void)
2805 {
2806         pt_cache = kmem_cache_create("panthor-mmu-pt", SZ_4K, SZ_4K, 0, NULL);
2807         if (!pt_cache)
2808                 return -ENOMEM;
2809
2810         return 0;
2811 }
2812
2813 /**
2814  * panthor_mmu_pt_cache_fini() - Destroy the page table cache.
2815  */
2816 void panthor_mmu_pt_cache_fini(void)
2817 {
2818         kmem_cache_destroy(pt_cache);
2819 }
This page took 0.19033 seconds and 4 git commands to generate.