]> Git Repo - linux.git/blob - drivers/gpu/drm/i915/i915_perf.c
Merge branch 'dts-fixes' into omap-for-v4.15/fixes-dt
[linux.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_perf.c
1 /*
2  * Copyright © 2015-2016 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *   Robert Bragg <[email protected]>
25  */
26
27
28 /**
29  * DOC: i915 Perf Overview
30  *
31  * Gen graphics supports a large number of performance counters that can help
32  * driver and application developers understand and optimize their use of the
33  * GPU.
34  *
35  * This i915 perf interface enables userspace to configure and open a file
36  * descriptor representing a stream of GPU metrics which can then be read() as
37  * a stream of sample records.
38  *
39  * The interface is particularly suited to exposing buffered metrics that are
40  * captured by DMA from the GPU, unsynchronized with and unrelated to the CPU.
41  *
42  * Streams representing a single context are accessible to applications with a
43  * corresponding drm file descriptor, such that OpenGL can use the interface
44  * without special privileges. Access to system-wide metrics requires root
45  * privileges by default, unless changed via the dev.i915.perf_event_paranoid
46  * sysctl option.
47  *
48  */
49
50 /**
51  * DOC: i915 Perf History and Comparison with Core Perf
52  *
53  * The interface was initially inspired by the core Perf infrastructure but
54  * some notable differences are:
55  *
56  * i915 perf file descriptors represent a "stream" instead of an "event"; where
57  * a perf event primarily corresponds to a single 64bit value, while a stream
58  * might sample sets of tightly-coupled counters, depending on the
59  * configuration.  For example the Gen OA unit isn't designed to support
60  * orthogonal configurations of individual counters; it's configured for a set
61  * of related counters. Samples for an i915 perf stream capturing OA metrics
62  * will include a set of counter values packed in a compact HW specific format.
63  * The OA unit supports a number of different packing formats which can be
64  * selected by the user opening the stream. Perf has support for grouping
65  * events, but each event in the group is configured, validated and
66  * authenticated individually with separate system calls.
67  *
68  * i915 perf stream configurations are provided as an array of u64 (key,value)
69  * pairs, instead of a fixed struct with multiple miscellaneous config members,
70  * interleaved with event-type specific members.
71  *
72  * i915 perf doesn't support exposing metrics via an mmap'd circular buffer.
73  * The supported metrics are being written to memory by the GPU unsynchronized
74  * with the CPU, using HW specific packing formats for counter sets. Sometimes
75  * the constraints on HW configuration require reports to be filtered before it
76  * would be acceptable to expose them to unprivileged applications - to hide
77  * the metrics of other processes/contexts. For these use cases a read() based
78  * interface is a good fit, and provides an opportunity to filter data as it
79  * gets copied from the GPU mapped buffers to userspace buffers.
80  *
81  *
82  * Issues hit with first prototype based on Core Perf
83  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84  *
85  * The first prototype of this driver was based on the core perf
86  * infrastructure, and while we did make that mostly work, with some changes to
87  * perf, we found we were breaking or working around too many assumptions baked
88  * into perf's currently cpu centric design.
89  *
90  * In the end we didn't see a clear benefit to making perf's implementation and
91  * interface more complex by changing design assumptions while we knew we still
92  * wouldn't be able to use any existing perf based userspace tools.
93  *
94  * Also considering the Gen specific nature of the Observability hardware and
95  * how userspace will sometimes need to combine i915 perf OA metrics with
96  * side-band OA data captured via MI_REPORT_PERF_COUNT commands; we're
97  * expecting the interface to be used by a platform specific userspace such as
98  * OpenGL or tools. This is to say; we aren't inherently missing out on having
99  * a standard vendor/architecture agnostic interface by not using perf.
100  *
101  *
102  * For posterity, in case we might re-visit trying to adapt core perf to be
103  * better suited to exposing i915 metrics these were the main pain points we
104  * hit:
105  *
106  * - The perf based OA PMU driver broke some significant design assumptions:
107  *
108  *   Existing perf pmus are used for profiling work on a cpu and we were
109  *   introducing the idea of _IS_DEVICE pmus with different security
110  *   implications, the need to fake cpu-related data (such as user/kernel
111  *   registers) to fit with perf's current design, and adding _DEVICE records
112  *   as a way to forward device-specific status records.
113  *
114  *   The OA unit writes reports of counters into a circular buffer, without
115  *   involvement from the CPU, making our PMU driver the first of a kind.
116  *
117  *   Given the way we were periodically forward data from the GPU-mapped, OA
118  *   buffer to perf's buffer, those bursts of sample writes looked to perf like
119  *   we were sampling too fast and so we had to subvert its throttling checks.
120  *
121  *   Perf supports groups of counters and allows those to be read via
122  *   transactions internally but transactions currently seem designed to be
123  *   explicitly initiated from the cpu (say in response to a userspace read())
124  *   and while we could pull a report out of the OA buffer we can't
125  *   trigger a report from the cpu on demand.
126  *
127  *   Related to being report based; the OA counters are configured in HW as a
128  *   set while perf generally expects counter configurations to be orthogonal.
129  *   Although counters can be associated with a group leader as they are
130  *   opened, there's no clear precedent for being able to provide group-wide
131  *   configuration attributes (for example we want to let userspace choose the
132  *   OA unit report format used to capture all counters in a set, or specify a
133  *   GPU context to filter metrics on). We avoided using perf's grouping
134  *   feature and forwarded OA reports to userspace via perf's 'raw' sample
135  *   field. This suited our userspace well considering how coupled the counters
136  *   are when dealing with normalizing. It would be inconvenient to split
137  *   counters up into separate events, only to require userspace to recombine
138  *   them. For Mesa it's also convenient to be forwarded raw, periodic reports
139  *   for combining with the side-band raw reports it captures using
140  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands.
141  *
142  *   - As a side note on perf's grouping feature; there was also some concern
143  *     that using PERF_FORMAT_GROUP as a way to pack together counter values
144  *     would quite drastically inflate our sample sizes, which would likely
145  *     lower the effective sampling resolutions we could use when the available
146  *     memory bandwidth is limited.
147  *
148  *     With the OA unit's report formats, counters are packed together as 32
149  *     or 40bit values, with the largest report size being 256 bytes.
150  *
151  *     PERF_FORMAT_GROUP values are 64bit, but there doesn't appear to be a
152  *     documented ordering to the values, implying PERF_FORMAT_ID must also be
153  *     used to add a 64bit ID before each value; giving 16 bytes per counter.
154  *
155  *   Related to counter orthogonality; we can't time share the OA unit, while
156  *   event scheduling is a central design idea within perf for allowing
157  *   userspace to open + enable more events than can be configured in HW at any
158  *   one time.  The OA unit is not designed to allow re-configuration while in
159  *   use. We can't reconfigure the OA unit without losing internal OA unit
160  *   state which we can't access explicitly to save and restore. Reconfiguring
161  *   the OA unit is also relatively slow, involving ~100 register writes. From
162  *   userspace Mesa also depends on a stable OA configuration when emitting
163  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands and importantly the OA unit can't be
164  *   disabled while there are outstanding MI_RPC commands lest we hang the
165  *   command streamer.
166  *
167  *   The contents of sample records aren't extensible by device drivers (i.e.
168  *   the sample_type bits). As an example; Sourab Gupta had been looking to
169  *   attach GPU timestamps to our OA samples. We were shoehorning OA reports
170  *   into sample records by using the 'raw' field, but it's tricky to pack more
171  *   than one thing into this field because events/core.c currently only lets a
172  *   pmu give a single raw data pointer plus len which will be copied into the
173  *   ring buffer. To include more than the OA report we'd have to copy the
174  *   report into an intermediate larger buffer. I'd been considering allowing a
175  *   vector of data+len values to be specified for copying the raw data, but
176  *   it felt like a kludge to being using the raw field for this purpose.
177  *
178  * - It felt like our perf based PMU was making some technical compromises
179  *   just for the sake of using perf:
180  *
181  *   perf_event_open() requires events to either relate to a pid or a specific
182  *   cpu core, while our device pmu related to neither.  Events opened with a
183  *   pid will be automatically enabled/disabled according to the scheduling of
184  *   that process - so not appropriate for us. When an event is related to a
185  *   cpu id, perf ensures pmu methods will be invoked via an inter process
186  *   interrupt on that core. To avoid invasive changes our userspace opened OA
187  *   perf events for a specific cpu. This was workable but it meant the
188  *   majority of the OA driver ran in atomic context, including all OA report
189  *   forwarding, which wasn't really necessary in our case and seems to make
190  *   our locking requirements somewhat complex as we handled the interaction
191  *   with the rest of the i915 driver.
192  */
193
194 #include <linux/anon_inodes.h>
195 #include <linux/sizes.h>
196 #include <linux/uuid.h>
197
198 #include "i915_drv.h"
199 #include "i915_oa_hsw.h"
200 #include "i915_oa_bdw.h"
201 #include "i915_oa_chv.h"
202 #include "i915_oa_sklgt2.h"
203 #include "i915_oa_sklgt3.h"
204 #include "i915_oa_sklgt4.h"
205 #include "i915_oa_bxt.h"
206 #include "i915_oa_kblgt2.h"
207 #include "i915_oa_kblgt3.h"
208 #include "i915_oa_glk.h"
209 #include "i915_oa_cflgt2.h"
210
211 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
212  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
213  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
214  */
215 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
216
217 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
218
219 /**
220  * DOC: OA Tail Pointer Race
221  *
222  * There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
223  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
224  * been written out to the OA buffer so far (in terms of what's visible to the
225  * CPU).
226  *
227  * Although this can be observed explicitly while copying reports to userspace
228  * by checking for a zeroed report-id field in tail reports, we want to account
229  * for this earlier, as part of the oa_buffer_check to avoid lots of redundant
230  * read() attempts.
231  *
232  * In effect we define a tail pointer for reading that lags the real tail
233  * pointer by at least %OA_TAIL_MARGIN_NSEC nanoseconds, which gives enough
234  * time for the corresponding reports to become visible to the CPU.
235  *
236  * To manage this we actually track two tail pointers:
237  *  1) An 'aging' tail with an associated timestamp that is tracked until we
238  *     can trust the corresponding data is visible to the CPU; at which point
239  *     it is considered 'aged'.
240  *  2) An 'aged' tail that can be used for read()ing.
241  *
242  * The two separate pointers let us decouple read()s from tail pointer aging.
243  *
244  * The tail pointers are checked and updated at a limited rate within a hrtimer
245  * callback (the same callback that is used for delivering POLLIN events)
246  *
247  * Initially the tails are marked invalid with %INVALID_TAIL_PTR which
248  * indicates that an updated tail pointer is needed.
249  *
250  * Most of the implementation details for this workaround are in
251  * oa_buffer_check_unlocked() and _append_oa_reports()
252  *
253  * Note for posterity: previously the driver used to define an effective tail
254  * pointer that lagged the real pointer by a 'tail margin' measured in bytes
255  * derived from %OA_TAIL_MARGIN_NSEC and the configured sampling frequency.
256  * This was flawed considering that the OA unit may also automatically generate
257  * non-periodic reports (such as on context switch) or the OA unit may be
258  * enabled without any periodic sampling.
259  */
260 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
261 #define INVALID_TAIL_PTR        0xffffffff
262
263 /* frequency for checking whether the OA unit has written new reports to the
264  * circular OA buffer...
265  */
266 #define POLL_FREQUENCY 200
267 #define POLL_PERIOD (NSEC_PER_SEC / POLL_FREQUENCY)
268
269 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
270 static int zero;
271 static int one = 1;
272 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
273
274 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
275  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
276  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
277  *
278  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
279  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
280  * overflow in OA report timestamps.
281  */
282 #define OA_EXPONENT_MAX 31
283
284 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
285
286 /* On Gen8+ automatically triggered OA reports include a 'reason' field... */
287 #define OAREPORT_REASON_MASK           0x3f
288 #define OAREPORT_REASON_SHIFT          19
289 #define OAREPORT_REASON_TIMER          (1<<0)
290 #define OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH     (1<<3)
291 #define OAREPORT_REASON_CLK_RATIO      (1<<5)
292
293
294 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
295  *
296  * The highest sampling frequency we can theoretically program the OA unit
297  * with is always half the timestamp frequency: E.g. 6.25Mhz for Haswell.
298  *
299  * Initialized just before we register the sysctl parameter.
300  */
301 static int oa_sample_rate_hard_limit;
302
303 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
304  * allow that by default unless root...
305  *
306  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
307  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
308  */
309 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
310
311 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
312  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
313  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
314  */
315 static struct i915_oa_format hsw_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
316         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
317         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
318         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
319         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
320         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
321         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
322         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
323         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
324 };
325
326 static struct i915_oa_format gen8_plus_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
327         [I915_OA_FORMAT_A12]                = { 0, 64 },
328         [I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8]          = { 2, 128 },
329         [I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8] = { 5, 256 },
330         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]              = { 7, 64 },
331 };
332
333 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
334
335 /**
336  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
337  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
338  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
339  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
340  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
341  * @oa_format: An OA unit HW report format
342  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
343  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
344  *
345  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
346  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
347  * which starts out zero initialized.
348  */
349 struct perf_open_properties {
350         u32 sample_flags;
351
352         u64 single_context:1;
353         u64 ctx_handle;
354
355         /* OA sampling state */
356         int metrics_set;
357         int oa_format;
358         bool oa_periodic;
359         int oa_period_exponent;
360 };
361
362 static void free_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
363                            struct i915_oa_config *oa_config)
364 {
365         if (!PTR_ERR(oa_config->flex_regs))
366                 kfree(oa_config->flex_regs);
367         if (!PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs))
368                 kfree(oa_config->b_counter_regs);
369         if (!PTR_ERR(oa_config->mux_regs))
370                 kfree(oa_config->mux_regs);
371         kfree(oa_config);
372 }
373
374 static void put_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
375                           struct i915_oa_config *oa_config)
376 {
377         if (!atomic_dec_and_test(&oa_config->ref_count))
378                 return;
379
380         free_oa_config(dev_priv, oa_config);
381 }
382
383 static int get_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
384                          int metrics_set,
385                          struct i915_oa_config **out_config)
386 {
387         int ret;
388
389         if (metrics_set == 1) {
390                 *out_config = &dev_priv->perf.oa.test_config;
391                 atomic_inc(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count);
392                 return 0;
393         }
394
395         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
396         if (ret)
397                 return ret;
398
399         *out_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, metrics_set);
400         if (!*out_config)
401                 ret = -EINVAL;
402         else
403                 atomic_inc(&(*out_config)->ref_count);
404
405         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
406
407         return ret;
408 }
409
410 static u32 gen8_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
411 {
412         return I915_READ(GEN8_OATAILPTR) & GEN8_OATAILPTR_MASK;
413 }
414
415 static u32 gen7_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
416 {
417         u32 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
418
419         return oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
420 }
421
422 /**
423  * oa_buffer_check_unlocked - check for data and update tail ptr state
424  * @dev_priv: i915 device instance
425  *
426  * This is either called via fops (for blocking reads in user ctx) or the poll
427  * check hrtimer (atomic ctx) to check the OA buffer tail pointer and check
428  * if there is data available for userspace to read.
429  *
430  * This function is central to providing a workaround for the OA unit tail
431  * pointer having a race with respect to what data is visible to the CPU.
432  * It is responsible for reading tail pointers from the hardware and giving
433  * the pointers time to 'age' before they are made available for reading.
434  * (See description of OA_TAIL_MARGIN_NSEC above for further details.)
435  *
436  * Besides returning true when there is data available to read() this function
437  * also has the side effect of updating the oa_buffer.tails[], .aging_timestamp
438  * and .aged_tail_idx state used for reading.
439  *
440  * Note: It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is
441  * only called while the stream is enabled, while the global OA configuration
442  * can't be modified.
443  *
444  * Returns: %true if the OA buffer contains data, else %false
445  */
446 static bool oa_buffer_check_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv)
447 {
448         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
449         unsigned long flags;
450         unsigned int aged_idx;
451         u32 head, hw_tail, aged_tail, aging_tail;
452         u64 now;
453
454         /* We have to consider the (unlikely) possibility that read() errors
455          * could result in an OA buffer reset which might reset the head,
456          * tails[] and aged_tail state.
457          */
458         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
459
460         /* NB: The head we observe here might effectively be a little out of
461          * date (between head and tails[aged_idx].offset if there is currently
462          * a read() in progress.
463          */
464         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
465
466         aged_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
467         aged_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_idx].offset;
468         aging_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset;
469
470         hw_tail = dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read(dev_priv);
471
472         /* The tail pointer increases in 64 byte increments,
473          * not in report_size steps...
474          */
475         hw_tail &= ~(report_size - 1);
476
477         now = ktime_get_mono_fast_ns();
478
479         /* Update the aged tail
480          *
481          * Flip the tail pointer available for read()s once the aging tail is
482          * old enough to trust that the corresponding data will be visible to
483          * the CPU...
484          *
485          * Do this before updating the aging pointer in case we may be able to
486          * immediately start aging a new pointer too (if new data has become
487          * available) without needing to wait for a later hrtimer callback.
488          */
489         if (aging_tail != INVALID_TAIL_PTR &&
490             ((now - dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp) >
491              OA_TAIL_MARGIN_NSEC)) {
492
493                 aged_idx ^= 1;
494                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx = aged_idx;
495
496                 aged_tail = aging_tail;
497
498                 /* Mark that we need a new pointer to start aging... */
499                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset = INVALID_TAIL_PTR;
500                 aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
501         }
502
503         /* Update the aging tail
504          *
505          * We throttle aging tail updates until we have a new tail that
506          * represents >= one report more data than is already available for
507          * reading. This ensures there will be enough data for a successful
508          * read once this new pointer has aged and ensures we will give the new
509          * pointer time to age.
510          */
511         if (aging_tail == INVALID_TAIL_PTR &&
512             (aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ||
513              OA_TAKEN(hw_tail, aged_tail) >= report_size)) {
514                 struct i915_vma *vma = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma;
515                 u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(vma);
516
517                 /* Be paranoid and do a bounds check on the pointer read back
518                  * from hardware, just in case some spurious hardware condition
519                  * could put the tail out of bounds...
520                  */
521                 if (hw_tail >= gtt_offset &&
522                     hw_tail < (gtt_offset + OA_BUFFER_SIZE)) {
523                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset =
524                                 aging_tail = hw_tail;
525                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp = now;
526                 } else {
527                         DRM_ERROR("Ignoring spurious out of range OA buffer tail pointer = %u\n",
528                                   hw_tail);
529                 }
530         }
531
532         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
533
534         return aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ?
535                 false : OA_TAKEN(aged_tail, head) >= report_size;
536 }
537
538 /**
539  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
540  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
541  * @buf: destination buffer given by userspace
542  * @count: the number of bytes userspace wants to read
543  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
544  * @type: The kind of status to report to userspace
545  *
546  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
547  * into the userspace read() buffer.
548  *
549  * The @buf @offset will only be updated on success.
550  *
551  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
552  */
553 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
554                             char __user *buf,
555                             size_t count,
556                             size_t *offset,
557                             enum drm_i915_perf_record_type type)
558 {
559         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
560
561         if ((count - *offset) < header.size)
562                 return -ENOSPC;
563
564         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
565                 return -EFAULT;
566
567         (*offset) += header.size;
568
569         return 0;
570 }
571
572 /**
573  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
574  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
575  * @buf: destination buffer given by userspace
576  * @count: the number of bytes userspace wants to read
577  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
578  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
579  *
580  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
581  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
582  * function copies the requested components of a single sample to the given
583  * read() @buf.
584  *
585  * The @buf @offset will only be updated on success.
586  *
587  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
588  */
589 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
590                             char __user *buf,
591                             size_t count,
592                             size_t *offset,
593                             const u8 *report)
594 {
595         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
596         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
597         struct drm_i915_perf_record_header header;
598         u32 sample_flags = stream->sample_flags;
599
600         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
601         header.pad = 0;
602         header.size = stream->sample_size;
603
604         if ((count - *offset) < header.size)
605                 return -ENOSPC;
606
607         buf += *offset;
608         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
609                 return -EFAULT;
610         buf += sizeof(header);
611
612         if (sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) {
613                 if (copy_to_user(buf, report, report_size))
614                         return -EFAULT;
615         }
616
617         (*offset) += header.size;
618
619         return 0;
620 }
621
622 /**
623  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
624  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
625  * @buf: destination buffer given by userspace
626  * @count: the number of bytes userspace wants to read
627  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
628  *
629  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
630  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
631  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
632  * to decide if the error should be squashed before returning to
633  * userspace.
634  *
635  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
636  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
637  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
638  * Gen PRM naming convention.
639  *
640  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
641  */
642 static int gen8_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
643                                   char __user *buf,
644                                   size_t count,
645                                   size_t *offset)
646 {
647         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
648         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
649         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
650         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
651         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
652         size_t start_offset = *offset;
653         unsigned long flags;
654         unsigned int aged_tail_idx;
655         u32 head, tail;
656         u32 taken;
657         int ret = 0;
658
659         if (WARN_ON(!stream->enabled))
660                 return -EIO;
661
662         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
663
664         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
665         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
666         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
667
668         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
669
670         /*
671          * An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
672          * hrtimer callback to give us a pointer
673          */
674         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
675                 return -EAGAIN;
676
677         /*
678          * NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
679          * while indexing relative to oa_buf_base.
680          */
681         head -= gtt_offset;
682         tail -= gtt_offset;
683
684         /*
685          * An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
686          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
687          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
688          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
689          * all a power of two).
690          */
691         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
692                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
693                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
694                       head, tail))
695                 return -EIO;
696
697
698         for (/* none */;
699              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
700              head = (head + report_size) & mask) {
701                 u8 *report = oa_buf_base + head;
702                 u32 *report32 = (void *)report;
703                 u32 ctx_id;
704                 u32 reason;
705
706                 /*
707                  * All the report sizes factor neatly into the buffer
708                  * size so we never expect to see a report split
709                  * between the beginning and end of the buffer.
710                  *
711                  * Given the initial alignment check a misalignment
712                  * here would imply a driver bug that would result
713                  * in an overrun.
714                  */
715                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
716                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
717                         break;
718                 }
719
720                 /*
721                  * The reason field includes flags identifying what
722                  * triggered this specific report (mostly timer
723                  * triggered or e.g. due to a context switch).
724                  *
725                  * This field is never expected to be zero so we can
726                  * check that the report isn't invalid before copying
727                  * it to userspace...
728                  */
729                 reason = ((report32[0] >> OAREPORT_REASON_SHIFT) &
730                           OAREPORT_REASON_MASK);
731                 if (reason == 0) {
732                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
733                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
734                         continue;
735                 }
736
737                 /*
738                  * XXX: Just keep the lower 21 bits for now since I'm not
739                  * entirely sure if the HW touches any of the higher bits in
740                  * this field
741                  */
742                 ctx_id = report32[2] & 0x1fffff;
743
744                 /*
745                  * Squash whatever is in the CTX_ID field if it's marked as
746                  * invalid to be sure we avoid false-positive, single-context
747                  * filtering below...
748                  *
749                  * Note: that we don't clear the valid_ctx_bit so userspace can
750                  * understand that the ID has been squashed by the kernel.
751                  */
752                 if (!(report32[0] & dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit))
753                         ctx_id = report32[2] = INVALID_CTX_ID;
754
755                 /*
756                  * NB: For Gen 8 the OA unit no longer supports clock gating
757                  * off for a specific context and the kernel can't securely
758                  * stop the counters from updating as system-wide / global
759                  * values.
760                  *
761                  * Automatic reports now include a context ID so reports can be
762                  * filtered on the cpu but it's not worth trying to
763                  * automatically subtract/hide counter progress for other
764                  * contexts while filtering since we can't stop userspace
765                  * issuing MI_REPORT_PERF_COUNT commands which would still
766                  * provide a side-band view of the real values.
767                  *
768                  * To allow userspace (such as Mesa/GL_INTEL_performance_query)
769                  * to normalize counters for a single filtered context then it
770                  * needs be forwarded bookend context-switch reports so that it
771                  * can track switches in between MI_REPORT_PERF_COUNT commands
772                  * and can itself subtract/ignore the progress of counters
773                  * associated with other contexts. Note that the hardware
774                  * automatically triggers reports when switching to a new
775                  * context which are tagged with the ID of the newly active
776                  * context. To avoid the complexity (and likely fragility) of
777                  * reading ahead while parsing reports to try and minimize
778                  * forwarding redundant context switch reports (i.e. between
779                  * other, unrelated contexts) we simply elect to forward them
780                  * all.
781                  *
782                  * We don't rely solely on the reason field to identify context
783                  * switches since it's not-uncommon for periodic samples to
784                  * identify a switch before any 'context switch' report.
785                  */
786                 if (!dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx ||
787                     dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id == ctx_id ||
788                     (dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id ==
789                      dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id) ||
790                     reason & OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH) {
791
792                         /*
793                          * While filtering for a single context we avoid
794                          * leaking the IDs of other contexts.
795                          */
796                         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx &&
797                             dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id != ctx_id) {
798                                 report32[2] = INVALID_CTX_ID;
799                         }
800
801                         ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset,
802                                                report);
803                         if (ret)
804                                 break;
805
806                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = ctx_id;
807                 }
808
809                 /*
810                  * The above reason field sanity check is based on
811                  * the assumption that the OA buffer is initially
812                  * zeroed and we reset the field after copying so the
813                  * check is still meaningful once old reports start
814                  * being overwritten.
815                  */
816                 report32[0] = 0;
817         }
818
819         if (start_offset != *offset) {
820                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
821
822                 /*
823                  * We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
824                  * relative to oa_buf_base so put back here...
825                  */
826                 head += gtt_offset;
827
828                 I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, head & GEN8_OAHEADPTR_MASK);
829                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
830
831                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
832         }
833
834         return ret;
835 }
836
837 /**
838  * gen8_oa_read - copy status records then buffered OA reports
839  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
840  * @buf: destination buffer given by userspace
841  * @count: the number of bytes userspace wants to read
842  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
843  *
844  * Checks OA unit status registers and if necessary appends corresponding
845  * status records for userspace (such as for a buffer full condition) and then
846  * initiate appending any buffered OA reports.
847  *
848  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
849  * the userspace buffer.
850  *
851  * NB: some data may be successfully copied to the userspace buffer
852  * even if an error is returned, and this is reflected in the
853  * updated @offset.
854  *
855  * Returns: zero on success or a negative error code
856  */
857 static int gen8_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
858                         char __user *buf,
859                         size_t count,
860                         size_t *offset)
861 {
862         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
863         u32 oastatus;
864         int ret;
865
866         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
867                 return -EIO;
868
869         oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
870
871         /*
872          * We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
873          *
874          * Although theoretically we could handle this more gracefully
875          * sometimes, some Gens don't correctly suppress certain
876          * automatically triggered reports in this condition and so we
877          * have to assume that old reports are now being trampled
878          * over.
879          *
880          * Considering how we don't currently give userspace control
881          * over the OA buffer size and always configure a large 16MB
882          * buffer, then a buffer overflow does anyway likely indicate
883          * that something has gone quite badly wrong.
884          */
885         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_OABUFFER_OVERFLOW) {
886                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
887                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
888                 if (ret)
889                         return ret;
890
891                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
892                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
893
894                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
895                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
896
897                 /*
898                  * Note: .oa_enable() is expected to re-init the oabuffer and
899                  * reset GEN8_OASTATUS for us
900                  */
901                 oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
902         }
903
904         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST) {
905                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
906                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
907                 if (ret)
908                         return ret;
909                 I915_WRITE(GEN8_OASTATUS,
910                            oastatus & ~GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST);
911         }
912
913         return gen8_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
914 }
915
916 /**
917  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
918  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
919  * @buf: destination buffer given by userspace
920  * @count: the number of bytes userspace wants to read
921  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
922  *
923  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
924  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
925  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
926  * to decide if the error should be squashed before returning to
927  * userspace.
928  *
929  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
930  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
931  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
932  * Gen PRM naming convention.
933  *
934  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
935  */
936 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
937                                   char __user *buf,
938                                   size_t count,
939                                   size_t *offset)
940 {
941         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
942         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
943         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
944         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
945         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
946         size_t start_offset = *offset;
947         unsigned long flags;
948         unsigned int aged_tail_idx;
949         u32 head, tail;
950         u32 taken;
951         int ret = 0;
952
953         if (WARN_ON(!stream->enabled))
954                 return -EIO;
955
956         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
957
958         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
959         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
960         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
961
962         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
963
964         /* An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
965          * hrtimer callback to give us a pointer
966          */
967         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
968                 return -EAGAIN;
969
970         /* NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
971          * while indexing relative to oa_buf_base.
972          */
973         head -= gtt_offset;
974         tail -= gtt_offset;
975
976         /* An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
977          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
978          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
979          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
980          * all a power of two).
981          */
982         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
983                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
984                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
985                       head, tail))
986                 return -EIO;
987
988
989         for (/* none */;
990              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
991              head = (head + report_size) & mask) {
992                 u8 *report = oa_buf_base + head;
993                 u32 *report32 = (void *)report;
994
995                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
996                  * size so we never expect to see a report split
997                  * between the beginning and end of the buffer.
998                  *
999                  * Given the initial alignment check a misalignment
1000                  * here would imply a driver bug that would result
1001                  * in an overrun.
1002                  */
1003                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
1004                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
1005                         break;
1006                 }
1007
1008                 /* The report-ID field for periodic samples includes
1009                  * some undocumented flags related to what triggered
1010                  * the report and is never expected to be zero so we
1011                  * can check that the report isn't invalid before
1012                  * copying it to userspace...
1013                  */
1014                 if (report32[0] == 0) {
1015                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
1016                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
1017                         continue;
1018                 }
1019
1020                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
1021                 if (ret)
1022                         break;
1023
1024                 /* The above report-id field sanity check is based on
1025                  * the assumption that the OA buffer is initially
1026                  * zeroed and we reset the field after copying so the
1027                  * check is still meaningful once old reports start
1028                  * being overwritten.
1029                  */
1030                 report32[0] = 0;
1031         }
1032
1033         if (start_offset != *offset) {
1034                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1035
1036                 /* We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
1037                  * relative to oa_buf_base so put back here...
1038                  */
1039                 head += gtt_offset;
1040
1041                 I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1042                            ((head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
1043                             OA_MEM_SELECT_GGTT));
1044                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
1045
1046                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1047         }
1048
1049         return ret;
1050 }
1051
1052 /**
1053  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
1054  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1055  * @buf: destination buffer given by userspace
1056  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1057  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1058  *
1059  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
1060  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
1061  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
1062  *
1063  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1064  * the userspace buffer.
1065  *
1066  * Returns: zero on success or a negative error code
1067  */
1068 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1069                         char __user *buf,
1070                         size_t count,
1071                         size_t *offset)
1072 {
1073         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1074         u32 oastatus1;
1075         int ret;
1076
1077         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
1078                 return -EIO;
1079
1080         oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1081
1082         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
1083          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
1084          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
1085          * that have already been reported to userspace.
1086          */
1087         oastatus1 &= ~dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1;
1088
1089         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
1090          *
1091          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
1092          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
1093          *   which will start to report a near-empty buffer after an
1094          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
1095          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
1096          *   the state again.
1097          *
1098          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
1099          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
1100          *   reports when copying to userspace that assume new reports
1101          *   are being written to cleared memory.
1102          *
1103          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
1104          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
1105          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
1106          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
1107          *   now.
1108          */
1109         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
1110                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1111                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
1112                 if (ret)
1113                         return ret;
1114
1115                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
1116                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
1117
1118                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
1119                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
1120
1121                 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1122         }
1123
1124         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
1125                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1126                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
1127                 if (ret)
1128                         return ret;
1129                 dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 |=
1130                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
1131         }
1132
1133         return gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
1134 }
1135
1136 /**
1137  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
1138  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1139  *
1140  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
1141  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
1142  * OA buffer and wakes us.
1143  *
1144  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
1145  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
1146  * really data ready for userspace yet.
1147  *
1148  * Returns: zero on success or a negative error code
1149  */
1150 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
1151 {
1152         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1153
1154         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
1155         if (!dev_priv->perf.oa.periodic)
1156                 return -EIO;
1157
1158         return wait_event_interruptible(dev_priv->perf.oa.poll_wq,
1159                                         oa_buffer_check_unlocked(dev_priv));
1160 }
1161
1162 /**
1163  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
1164  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1165  * @file: An i915 perf stream file
1166  * @wait: poll() state table
1167  *
1168  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
1169  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
1170  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
1171  */
1172 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
1173                               struct file *file,
1174                               poll_table *wait)
1175 {
1176         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1177
1178         poll_wait(file, &dev_priv->perf.oa.poll_wq, wait);
1179 }
1180
1181 /**
1182  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
1183  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1184  * @buf: destination buffer given by userspace
1185  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1186  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1187  *
1188  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1189  * the userspace buffer.
1190  *
1191  * Returns: zero on success or a negative error code
1192  */
1193 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1194                         char __user *buf,
1195                         size_t count,
1196                         size_t *offset)
1197 {
1198         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1199
1200         return dev_priv->perf.oa.ops.read(stream, buf, count, offset);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
1205  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1206  *
1207  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
1208  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
1209  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
1210  *
1211  * Returns: zero on success or a negative error code
1212  */
1213 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1214 {
1215         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1216
1217         if (i915_modparams.enable_execlists)
1218                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = stream->ctx->hw_id;
1219         else {
1220                 struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1221                 struct intel_ring *ring;
1222                 int ret;
1223
1224                 ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1225                 if (ret)
1226                         return ret;
1227
1228                 /*
1229                  * As the ID is the gtt offset of the context's vma we
1230                  * pin the vma to ensure the ID remains fixed.
1231                  *
1232                  * NB: implied RCS engine...
1233                  */
1234                 ring = engine->context_pin(engine, stream->ctx);
1235                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1236                 if (IS_ERR(ring))
1237                         return PTR_ERR(ring);
1238
1239
1240                 /*
1241                  * Explicitly track the ID (instead of calling
1242                  * i915_ggtt_offset() on the fly) considering the difference
1243                  * with gen8+ and execlists
1244                  */
1245                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id =
1246                         i915_ggtt_offset(stream->ctx->engine[engine->id].state);
1247         }
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 /**
1253  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
1254  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1255  *
1256  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
1257  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
1258  */
1259 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1260 {
1261         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1262
1263         if (i915_modparams.enable_execlists) {
1264                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1265         } else {
1266                 struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1267
1268                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1269
1270                 dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1271                 engine->context_unpin(engine, stream->ctx);
1272
1273                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1274         }
1275 }
1276
1277 static void
1278 free_oa_buffer(struct drm_i915_private *i915)
1279 {
1280         mutex_lock(&i915->drm.struct_mutex);
1281
1282         i915_gem_object_unpin_map(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
1283         i915_vma_unpin(i915->perf.oa.oa_buffer.vma);
1284         i915_gem_object_put(i915->perf.oa.oa_buffer.vma->obj);
1285
1286         i915->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1287         i915->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1288
1289         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1290 }
1291
1292 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
1293 {
1294         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1295
1296         BUG_ON(stream != dev_priv->perf.oa.exclusive_stream);
1297
1298         /*
1299          * Unset exclusive_stream first, it will be checked while disabling
1300          * the metric set on gen8+.
1301          */
1302         mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1303         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
1304         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1305
1306         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
1307
1308         free_oa_buffer(dev_priv);
1309
1310         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1311         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
1312
1313         if (stream->ctx)
1314                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1315
1316         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
1317
1318         if (dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed) {
1319                 DRM_NOTE("%d spurious OA report notices suppressed due to ratelimiting\n",
1320                          dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed);
1321         }
1322 }
1323
1324 static void gen7_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1325 {
1326         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1327         unsigned long flags;
1328
1329         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1330
1331         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
1332          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
1333          */
1334         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2, gtt_offset | OA_MEM_SELECT_GGTT); /* head */
1335         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1336
1337         I915_WRITE(GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
1338
1339         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS1, gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M); /* tail */
1340
1341         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1342         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1343         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1344
1345         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1346
1347         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
1348          * already seen since they can't be cleared while periodic
1349          * sampling is enabled.
1350          */
1351         dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 = 0;
1352
1353         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
1354          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1355          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1356          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1357          *
1358          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1359          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
1360          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
1361          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1362          * memory...
1363          */
1364         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1365
1366         /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1367          * concurrent streams in the future.
1368          */
1369         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1370 }
1371
1372 static void gen8_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1373 {
1374         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1375         unsigned long flags;
1376
1377         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1378
1379         I915_WRITE(GEN8_OASTATUS, 0);
1380         I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, gtt_offset);
1381         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1382
1383         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER_UDW, 0);
1384
1385         /*
1386          * PRM says:
1387          *
1388          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1389          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1390          *  to enable proper functionality of the overflow
1391          *  bit."
1392          */
1393         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER, gtt_offset |
1394                    OABUFFER_SIZE_16M | OA_MEM_SELECT_GGTT);
1395         I915_WRITE(GEN8_OATAILPTR, gtt_offset & GEN8_OATAILPTR_MASK);
1396
1397         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1398         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1399         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1400
1401         /*
1402          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1403          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1404          * context.
1405          */
1406         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1407
1408         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1409
1410         /*
1411          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1412          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1413          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1414          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1415          *
1416          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1417          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1418          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1419          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1420          * memory...
1421          */
1422         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1423
1424         /*
1425          * Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1426          * concurrent streams in the future.
1427          */
1428         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1429 }
1430
1431 static int alloc_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1432 {
1433         struct drm_i915_gem_object *bo;
1434         struct i915_vma *vma;
1435         int ret;
1436
1437         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma))
1438                 return -ENODEV;
1439
1440         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1441         if (ret)
1442                 return ret;
1443
1444         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
1445         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
1446
1447         bo = i915_gem_object_create(dev_priv, OA_BUFFER_SIZE);
1448         if (IS_ERR(bo)) {
1449                 DRM_ERROR("Failed to allocate OA buffer\n");
1450                 ret = PTR_ERR(bo);
1451                 goto unlock;
1452         }
1453
1454         ret = i915_gem_object_set_cache_level(bo, I915_CACHE_LLC);
1455         if (ret)
1456                 goto err_unref;
1457
1458         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
1459         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
1460         if (IS_ERR(vma)) {
1461                 ret = PTR_ERR(vma);
1462                 goto err_unref;
1463         }
1464         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = vma;
1465
1466         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr =
1467                 i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
1468         if (IS_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr)) {
1469                 ret = PTR_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1470                 goto err_unpin;
1471         }
1472
1473         dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer(dev_priv);
1474
1475         DRM_DEBUG_DRIVER("OA Buffer initialized, gtt offset = 0x%x, vaddr = %p\n",
1476                          i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma),
1477                          dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1478
1479         goto unlock;
1480
1481 err_unpin:
1482         __i915_vma_unpin(vma);
1483
1484 err_unref:
1485         i915_gem_object_put(bo);
1486
1487         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1488         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1489
1490 unlock:
1491         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1492         return ret;
1493 }
1494
1495 static void config_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
1496                            const struct i915_oa_reg *regs,
1497                            u32 n_regs)
1498 {
1499         u32 i;
1500
1501         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
1502                 const struct i915_oa_reg *reg = regs + i;
1503
1504                 I915_WRITE(reg->addr, reg->value);
1505         }
1506 }
1507
1508 static int hsw_enable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv,
1509                                  const struct i915_oa_config *oa_config)
1510 {
1511         /* PRM:
1512          *
1513          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
1514          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
1515          * unable to count the events from non-render clock domain.
1516          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
1517          * count the events from non-render domain. Unit level clock
1518          * gating for RCS should also be disabled.
1519          */
1520         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) &
1521                                     ~GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1522         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) |
1523                                   GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1524
1525         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1526
1527         /* It apparently takes a fairly long time for a new MUX
1528          * configuration to be be applied after these register writes.
1529          * This delay duration was derived empirically based on the
1530          * render_basic config but hopefully it covers the maximum
1531          * configuration latency.
1532          *
1533          * As a fallback, the checks in _append_oa_reports() to skip
1534          * invalid OA reports do also seem to work to discard reports
1535          * generated before this config has completed - albeit not
1536          * silently.
1537          *
1538          * Unfortunately this is essentially a magic number, since we
1539          * don't currently know of a reliable mechanism for predicting
1540          * how long the MUX config will take to apply and besides
1541          * seeing invalid reports we don't know of a reliable way to
1542          * explicitly check that the MUX config has landed.
1543          *
1544          * It's even possible we've miss characterized the underlying
1545          * problem - it just seems like the simplest explanation why
1546          * a delay at this location would mitigate any invalid reports.
1547          */
1548         usleep_range(15000, 20000);
1549
1550         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1551                        oa_config->b_counter_regs_len);
1552
1553         return 0;
1554 }
1555
1556 static void hsw_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1557 {
1558         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) &
1559                                   ~GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1560         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) |
1561                                     GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1562
1563         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1564                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1565 }
1566
1567 /*
1568  * NB: It must always remain pointer safe to run this even if the OA unit
1569  * has been disabled.
1570  *
1571  * It's fine to put out-of-date values into these per-context registers
1572  * in the case that the OA unit has been disabled.
1573  */
1574 static void gen8_update_reg_state_unlocked(struct i915_gem_context *ctx,
1575                                            u32 *reg_state,
1576                                            const struct i915_oa_config *oa_config)
1577 {
1578         struct drm_i915_private *dev_priv = ctx->i915;
1579         u32 ctx_oactxctrl = dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset;
1580         u32 ctx_flexeu0 = dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset;
1581         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1582         u32 flex_mmio[] = {
1583                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL0),
1584                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL1),
1585                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL2),
1586                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL3),
1587                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL4),
1588                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL5),
1589                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL6),
1590         };
1591         int i;
1592
1593         reg_state[ctx_oactxctrl] = i915_mmio_reg_offset(GEN8_OACTXCONTROL);
1594         reg_state[ctx_oactxctrl+1] = (dev_priv->perf.oa.period_exponent <<
1595                                       GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1596                                      (dev_priv->perf.oa.periodic ?
1597                                       GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1598                                      GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
1599
1600         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_mmio); i++) {
1601                 u32 state_offset = ctx_flexeu0 + i * 2;
1602                 u32 mmio = flex_mmio[i];
1603
1604                 /*
1605                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1606                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1607                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not yet...
1608                  */
1609                 u32 value = 0;
1610
1611                 if (oa_config) {
1612                         u32 j;
1613
1614                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1615                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1616                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1617                                         break;
1618                                 }
1619                         }
1620                 }
1621
1622                 reg_state[state_offset] = mmio;
1623                 reg_state[state_offset+1] = value;
1624         }
1625 }
1626
1627 /*
1628  * Same as gen8_update_reg_state_unlocked only through the batchbuffer. This
1629  * is only used by the kernel context.
1630  */
1631 static int gen8_emit_oa_config(struct drm_i915_gem_request *req,
1632                                const struct i915_oa_config *oa_config)
1633 {
1634         struct drm_i915_private *dev_priv = req->i915;
1635         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1636         u32 flex_mmio[] = {
1637                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL0),
1638                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL1),
1639                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL2),
1640                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL3),
1641                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL4),
1642                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL5),
1643                 i915_mmio_reg_offset(EU_PERF_CNTL6),
1644         };
1645         u32 *cs;
1646         int i;
1647
1648         cs = intel_ring_begin(req, ARRAY_SIZE(flex_mmio) * 2 + 4);
1649         if (IS_ERR(cs))
1650                 return PTR_ERR(cs);
1651
1652         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(ARRAY_SIZE(flex_mmio) + 1);
1653
1654         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(GEN8_OACTXCONTROL);
1655         *cs++ = (dev_priv->perf.oa.period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1656                 (dev_priv->perf.oa.periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1657                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
1658
1659         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_mmio); i++) {
1660                 u32 mmio = flex_mmio[i];
1661
1662                 /*
1663                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1664                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1665                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not
1666                  * yet...
1667                  */
1668                 u32 value = 0;
1669
1670                 if (oa_config) {
1671                         u32 j;
1672
1673                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1674                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1675                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1676                                         break;
1677                                 }
1678                         }
1679                 }
1680
1681                 *cs++ = mmio;
1682                 *cs++ = value;
1683         }
1684
1685         *cs++ = MI_NOOP;
1686         intel_ring_advance(req, cs);
1687
1688         return 0;
1689 }
1690
1691 static int gen8_switch_to_updated_kernel_context(struct drm_i915_private *dev_priv,
1692                                                  const struct i915_oa_config *oa_config)
1693 {
1694         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1695         struct i915_gem_timeline *timeline;
1696         struct drm_i915_gem_request *req;
1697         int ret;
1698
1699         lockdep_assert_held(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1700
1701         i915_gem_retire_requests(dev_priv);
1702
1703         req = i915_gem_request_alloc(engine, dev_priv->kernel_context);
1704         if (IS_ERR(req))
1705                 return PTR_ERR(req);
1706
1707         ret = gen8_emit_oa_config(req, oa_config);
1708         if (ret) {
1709                 i915_add_request(req);
1710                 return ret;
1711         }
1712
1713         /* Queue this switch after all other activity */
1714         list_for_each_entry(timeline, &dev_priv->gt.timelines, link) {
1715                 struct drm_i915_gem_request *prev;
1716                 struct intel_timeline *tl;
1717
1718                 tl = &timeline->engine[engine->id];
1719                 prev = i915_gem_active_raw(&tl->last_request,
1720                                            &dev_priv->drm.struct_mutex);
1721                 if (prev)
1722                         i915_sw_fence_await_sw_fence_gfp(&req->submit,
1723                                                          &prev->submit,
1724                                                          GFP_KERNEL);
1725         }
1726
1727         ret = i915_switch_context(req);
1728         i915_add_request(req);
1729
1730         return ret;
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Manages updating the per-context aspects of the OA stream
1735  * configuration across all contexts.
1736  *
1737  * The awkward consideration here is that OACTXCONTROL controls the
1738  * exponent for periodic sampling which is primarily used for system
1739  * wide profiling where we'd like a consistent sampling period even in
1740  * the face of context switches.
1741  *
1742  * Our approach of updating the register state context (as opposed to
1743  * say using a workaround batch buffer) ensures that the hardware
1744  * won't automatically reload an out-of-date timer exponent even
1745  * transiently before a WA BB could be parsed.
1746  *
1747  * This function needs to:
1748  * - Ensure the currently running context's per-context OA state is
1749  *   updated
1750  * - Ensure that all existing contexts will have the correct per-context
1751  *   OA state if they are scheduled for use.
1752  * - Ensure any new contexts will be initialized with the correct
1753  *   per-context OA state.
1754  *
1755  * Note: it's only the RCS/Render context that has any OA state.
1756  */
1757 static int gen8_configure_all_contexts(struct drm_i915_private *dev_priv,
1758                                        const struct i915_oa_config *oa_config,
1759                                        bool interruptible)
1760 {
1761         struct i915_gem_context *ctx;
1762         int ret;
1763         unsigned int wait_flags = I915_WAIT_LOCKED;
1764
1765         if (interruptible) {
1766                 ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1767                 if (ret)
1768                         return ret;
1769
1770                 wait_flags |= I915_WAIT_INTERRUPTIBLE;
1771         } else {
1772                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1773         }
1774
1775         /* Switch away from any user context. */
1776         ret = gen8_switch_to_updated_kernel_context(dev_priv, oa_config);
1777         if (ret)
1778                 goto out;
1779
1780         /*
1781          * The OA register config is setup through the context image. This image
1782          * might be written to by the GPU on context switch (in particular on
1783          * lite-restore). This means we can't safely update a context's image,
1784          * if this context is scheduled/submitted to run on the GPU.
1785          *
1786          * We could emit the OA register config through the batch buffer but
1787          * this might leave small interval of time where the OA unit is
1788          * configured at an invalid sampling period.
1789          *
1790          * So far the best way to work around this issue seems to be draining
1791          * the GPU from any submitted work.
1792          */
1793         ret = i915_gem_wait_for_idle(dev_priv, wait_flags);
1794         if (ret)
1795                 goto out;
1796
1797         /* Update all contexts now that we've stalled the submission. */
1798         list_for_each_entry(ctx, &dev_priv->contexts.list, link) {
1799                 struct intel_context *ce = &ctx->engine[RCS];
1800                 u32 *regs;
1801
1802                 /* OA settings will be set upon first use */
1803                 if (!ce->state)
1804                         continue;
1805
1806                 regs = i915_gem_object_pin_map(ce->state->obj, I915_MAP_WB);
1807                 if (IS_ERR(regs)) {
1808                         ret = PTR_ERR(regs);
1809                         goto out;
1810                 }
1811
1812                 ce->state->obj->mm.dirty = true;
1813                 regs += LRC_STATE_PN * PAGE_SIZE / sizeof(*regs);
1814
1815                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, regs, oa_config);
1816
1817                 i915_gem_object_unpin_map(ce->state->obj);
1818         }
1819
1820  out:
1821         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1822
1823         return ret;
1824 }
1825
1826 static int gen8_enable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv,
1827                                   const struct i915_oa_config *oa_config)
1828 {
1829         int ret;
1830
1831         /*
1832          * We disable slice/unslice clock ratio change reports on SKL since
1833          * they are too noisy. The HW generates a lot of redundant reports
1834          * where the ratio hasn't really changed causing a lot of redundant
1835          * work to processes and increasing the chances we'll hit buffer
1836          * overruns.
1837          *
1838          * Although we don't currently use the 'disable overrun' OABUFFER
1839          * feature it's worth noting that clock ratio reports have to be
1840          * disabled before considering to use that feature since the HW doesn't
1841          * correctly block these reports.
1842          *
1843          * Currently none of the high-level metrics we have depend on knowing
1844          * this ratio to normalize.
1845          *
1846          * Note: This register is not power context saved and restored, but
1847          * that's OK considering that we disable RC6 while the OA unit is
1848          * enabled.
1849          *
1850          * The _INCLUDE_CLK_RATIO bit allows the slice/unslice frequency to
1851          * be read back from automatically triggered reports, as part of the
1852          * RPT_ID field.
1853          */
1854         if (IS_GEN9(dev_priv)) {
1855                 I915_WRITE(GEN8_OA_DEBUG,
1856                            _MASKED_BIT_ENABLE(GEN9_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
1857                                               GEN9_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO));
1858         }
1859
1860         /*
1861          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
1862          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
1863          * registers.
1864          */
1865         ret = gen8_configure_all_contexts(dev_priv, oa_config, true);
1866         if (ret)
1867                 return ret;
1868
1869         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1870
1871         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1872                        oa_config->b_counter_regs_len);
1873
1874         return 0;
1875 }
1876
1877 static void gen8_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1878 {
1879         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1880         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL, false);
1881
1882         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1883                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1884
1885 }
1886
1887 static void gen7_oa_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1888 {
1889         /*
1890          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1891          *
1892          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1893          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1894          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1895          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1896          * memory which this helps maintains.
1897          */
1898         gen7_init_oa_buffer(dev_priv);
1899
1900         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->enabled) {
1901                 struct i915_gem_context *ctx =
1902                         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx;
1903                 u32 ctx_id = dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id;
1904
1905                 bool periodic = dev_priv->perf.oa.periodic;
1906                 u32 period_exponent = dev_priv->perf.oa.period_exponent;
1907                 u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1908
1909                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL,
1910                            (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
1911                            (period_exponent <<
1912                             GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1913                            (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
1914                            (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
1915                            (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
1916                            GEN7_OACONTROL_ENABLE);
1917         } else
1918                 I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1919 }
1920
1921 static void gen8_oa_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1922 {
1923         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1924
1925         /*
1926          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1927          *
1928          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1929          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1930          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1931          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1932          * memory which this helps maintains.
1933          */
1934         gen8_init_oa_buffer(dev_priv);
1935
1936         /*
1937          * Note: we don't rely on the hardware to perform single context
1938          * filtering and instead filter on the cpu based on the context-id
1939          * field of reports
1940          */
1941         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, (report_format <<
1942                                     GEN8_OA_REPORT_FORMAT_SHIFT) |
1943                                    GEN8_OA_COUNTER_ENABLE);
1944 }
1945
1946 /**
1947  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
1948  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1949  *
1950  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
1951  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
1952  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
1953  * during a read() or poll()).
1954  */
1955 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1956 {
1957         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1958
1959         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(dev_priv);
1960
1961         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1962                 hrtimer_start(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
1963                               ns_to_ktime(POLL_PERIOD),
1964                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
1965 }
1966
1967 static void gen7_oa_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1968 {
1969         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1970 }
1971
1972 static void gen8_oa_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1973 {
1974         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, 0);
1975 }
1976
1977 /**
1978  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
1979  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1980  *
1981  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
1982  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
1983  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
1984  */
1985 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1986 {
1987         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1988
1989         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(dev_priv);
1990
1991         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1992                 hrtimer_cancel(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer);
1993 }
1994
1995 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
1996         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
1997         .enable = i915_oa_stream_enable,
1998         .disable = i915_oa_stream_disable,
1999         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
2000         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
2001         .read = i915_oa_read,
2002 };
2003
2004 /**
2005  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
2006  * @stream: An i915 perf stream
2007  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
2008  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
2009  *
2010  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
2011  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
2012  *
2013  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
2014  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
2015  * properties are OK.
2016  *
2017  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
2018  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
2019  *
2020  * Returns: zero on success or a negative error code.
2021  */
2022 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
2023                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
2024                                struct perf_open_properties *props)
2025 {
2026         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2027         int format_size;
2028         int ret;
2029
2030         /* If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
2031          * reason then don't let userspace try their luck with config
2032          * IDs
2033          */
2034         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
2035                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
2036                 return -EINVAL;
2037         }
2038
2039         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)) {
2040                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
2041                 return -EINVAL;
2042         }
2043
2044         if (!dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer) {
2045                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
2046                 return -ENODEV;
2047         }
2048
2049         /* To avoid the complexity of having to accurately filter
2050          * counter reports and marshal to the appropriate client
2051          * we currently only allow exclusive access
2052          */
2053         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream) {
2054                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
2055                 return -EBUSY;
2056         }
2057
2058         if (!props->oa_format) {
2059                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
2060                 return -EINVAL;
2061         }
2062
2063         /* We set up some ratelimit state to potentially throttle any _NOTES
2064          * about spurious, invalid OA reports which we don't forward to
2065          * userspace.
2066          *
2067          * The initialization is associated with opening the stream (not driver
2068          * init) considering we print a _NOTE about any throttling when closing
2069          * the stream instead of waiting until driver _fini which no one would
2070          * ever see.
2071          *
2072          * Using the same limiting factors as printk_ratelimit()
2073          */
2074         ratelimit_state_init(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2075                              5 * HZ, 10);
2076         /* Since we use a DRM_NOTE for spurious reports it would be
2077          * inconsistent to let __ratelimit() automatically print a warning for
2078          * throttling.
2079          */
2080         ratelimit_set_flags(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2081                             RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
2082
2083         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
2084
2085         format_size = dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].size;
2086
2087         stream->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2088         stream->sample_size += format_size;
2089
2090         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size = format_size;
2091         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size == 0))
2092                 return -EINVAL;
2093
2094         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format =
2095                 dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].format;
2096
2097         dev_priv->perf.oa.periodic = props->oa_periodic;
2098         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
2099                 dev_priv->perf.oa.period_exponent = props->oa_period_exponent;
2100
2101         if (stream->ctx) {
2102                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
2103                 if (ret)
2104                         return ret;
2105         }
2106
2107         ret = get_oa_config(dev_priv, props->metrics_set, &stream->oa_config);
2108         if (ret)
2109                 goto err_config;
2110
2111         /* PRM - observability performance counters:
2112          *
2113          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
2114          *
2115          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
2116          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
2117          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
2118          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
2119          *
2120          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
2121          *   references will effectively disable RC6.
2122          */
2123         intel_runtime_pm_get(dev_priv);
2124         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2125
2126         ret = alloc_oa_buffer(dev_priv);
2127         if (ret)
2128                 goto err_oa_buf_alloc;
2129
2130         ret = dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set(dev_priv,
2131                                                       stream->oa_config);
2132         if (ret)
2133                 goto err_enable;
2134
2135         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
2136
2137         /* Lock device for exclusive_stream access late because
2138          * enable_metric_set() might lock as well on gen8+.
2139          */
2140         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
2141         if (ret)
2142                 goto err_lock;
2143
2144         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = stream;
2145
2146         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2147
2148         return 0;
2149
2150 err_lock:
2151         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
2152
2153 err_enable:
2154         free_oa_buffer(dev_priv);
2155
2156 err_oa_buf_alloc:
2157         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
2158
2159         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2160         intel_runtime_pm_put(dev_priv);
2161
2162 err_config:
2163         if (stream->ctx)
2164                 oa_put_render_ctx_id(stream);
2165
2166         return ret;
2167 }
2168
2169 void i915_oa_init_reg_state(struct intel_engine_cs *engine,
2170                             struct i915_gem_context *ctx,
2171                             u32 *reg_state)
2172 {
2173         struct i915_perf_stream *stream;
2174
2175         if (engine->id != RCS)
2176                 return;
2177
2178         stream = engine->i915->perf.oa.exclusive_stream;
2179         if (stream)
2180                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, reg_state, stream->oa_config);
2181 }
2182
2183 /**
2184  * i915_perf_read_locked - &i915_perf_stream_ops->read with error normalisation
2185  * @stream: An i915 perf stream
2186  * @file: An i915 perf stream file
2187  * @buf: destination buffer given by userspace
2188  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2189  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2190  *
2191  * Besides wrapping &i915_perf_stream_ops->read this provides a common place to
2192  * ensure that if we've successfully copied any data then reporting that takes
2193  * precedence over any internal error status, so the data isn't lost.
2194  *
2195  * For example ret will be -ENOSPC whenever there is more buffered data than
2196  * can be copied to userspace, but that's only interesting if we weren't able
2197  * to copy some data because it implies the userspace buffer is too small to
2198  * receive a single record (and we never split records).
2199  *
2200  * Another case with ret == -EFAULT is more of a grey area since it would seem
2201  * like bad form for userspace to ask us to overrun its buffer, but the user
2202  * knows best:
2203  *
2204  *   http://yarchive.net/comp/linux/partial_reads_writes.html
2205  *
2206  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2207  */
2208 static ssize_t i915_perf_read_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2209                                      struct file *file,
2210                                      char __user *buf,
2211                                      size_t count,
2212                                      loff_t *ppos)
2213 {
2214         /* Note we keep the offset (aka bytes read) separate from any
2215          * error status so that the final check for whether we return
2216          * the bytes read with a higher precedence than any error (see
2217          * comment below) doesn't need to be handled/duplicated in
2218          * stream->ops->read() implementations.
2219          */
2220         size_t offset = 0;
2221         int ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
2222
2223         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
2224 }
2225
2226 /**
2227  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
2228  * @file: An i915 perf stream file
2229  * @buf: destination buffer given by userspace
2230  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2231  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2232  *
2233  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
2234  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
2235  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
2236  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
2237  *
2238  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
2239  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
2240  * while reading.
2241  *
2242  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2243  */
2244 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
2245                               char __user *buf,
2246                               size_t count,
2247                               loff_t *ppos)
2248 {
2249         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2250         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2251         ssize_t ret;
2252
2253         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
2254          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
2255          * to a deadlock for blocking file descriptors...
2256          */
2257         if (!stream->enabled)
2258                 return -EIO;
2259
2260         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
2261                 /* There's the small chance of false positives from
2262                  * stream->ops->wait_unlocked.
2263                  *
2264                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
2265                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
2266                  * any reports really belong to the current context
2267                  */
2268                 do {
2269                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
2270                         if (ret)
2271                                 return ret;
2272
2273                         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2274                         ret = i915_perf_read_locked(stream, file,
2275                                                     buf, count, ppos);
2276                         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2277                 } while (ret == -EAGAIN);
2278         } else {
2279                 mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2280                 ret = i915_perf_read_locked(stream, file, buf, count, ppos);
2281                 mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2282         }
2283
2284         /* We allow the poll checking to sometimes report false positive POLLIN
2285          * events where we might actually report EAGAIN on read() if there's
2286          * not really any data available. In this situation though we don't
2287          * want to enter a busy loop between poll() reporting a POLLIN event
2288          * and read() returning -EAGAIN. Clearing the oa.pollin state here
2289          * effectively ensures we back off until the next hrtimer callback
2290          * before reporting another POLLIN event.
2291          */
2292         if (ret >= 0 || ret == -EAGAIN) {
2293                 /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
2294                  * concurrent streams in the future.
2295                  */
2296                 dev_priv->perf.oa.pollin = false;
2297         }
2298
2299         return ret;
2300 }
2301
2302 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
2303 {
2304         struct drm_i915_private *dev_priv =
2305                 container_of(hrtimer, typeof(*dev_priv),
2306                              perf.oa.poll_check_timer);
2307
2308         if (oa_buffer_check_unlocked(dev_priv)) {
2309                 dev_priv->perf.oa.pollin = true;
2310                 wake_up(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
2311         }
2312
2313         hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(POLL_PERIOD));
2314
2315         return HRTIMER_RESTART;
2316 }
2317
2318 /**
2319  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2320  * @dev_priv: i915 device instance
2321  * @stream: An i915 perf stream
2322  * @file: An i915 perf stream file
2323  * @wait: poll() state table
2324  *
2325  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
2326  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
2327  * will be woken for new stream data.
2328  *
2329  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2330  * with any non-file-operation driver hooks.
2331  *
2332  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2333  */
2334 static unsigned int i915_perf_poll_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2335                                           struct i915_perf_stream *stream,
2336                                           struct file *file,
2337                                           poll_table *wait)
2338 {
2339         unsigned int events = 0;
2340
2341         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
2342
2343         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
2344          * here since this path may be very hot depending on what else
2345          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
2346          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
2347          * samples to read.
2348          */
2349         if (dev_priv->perf.oa.pollin)
2350                 events |= POLLIN;
2351
2352         return events;
2353 }
2354
2355 /**
2356  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2357  * @file: An i915 perf stream file
2358  * @wait: poll() state table
2359  *
2360  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
2361  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
2362  * data.
2363  *
2364  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
2365  *
2366  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2367  */
2368 static unsigned int i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2369 {
2370         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2371         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2372         int ret;
2373
2374         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2375         ret = i915_perf_poll_locked(dev_priv, stream, file, wait);
2376         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2377
2378         return ret;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
2383  * @stream: A disabled i915 perf stream
2384  *
2385  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
2386  *
2387  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
2388  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
2389  * buffered data.
2390  */
2391 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2392 {
2393         if (stream->enabled)
2394                 return;
2395
2396         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
2397         stream->enabled = true;
2398
2399         if (stream->ops->enable)
2400                 stream->ops->enable(stream);
2401 }
2402
2403 /**
2404  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
2405  * @stream: An enabled i915 perf stream
2406  *
2407  * Disables the associated capture of data for this stream.
2408  *
2409  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
2410  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
2411  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
2412  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
2413  *
2414  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
2415  * to attempt to read from the stream (-EIO).
2416  */
2417 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2418 {
2419         if (!stream->enabled)
2420                 return;
2421
2422         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
2423         stream->enabled = false;
2424
2425         if (stream->ops->disable)
2426                 stream->ops->disable(stream);
2427 }
2428
2429 /**
2430  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2431  * @stream: An i915 perf stream
2432  * @cmd: the ioctl request
2433  * @arg: the ioctl data
2434  *
2435  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2436  * with any non-file-operation driver hooks.
2437  *
2438  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2439  * an unknown ioctl request.
2440  */
2441 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2442                                    unsigned int cmd,
2443                                    unsigned long arg)
2444 {
2445         switch (cmd) {
2446         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
2447                 i915_perf_enable_locked(stream);
2448                 return 0;
2449         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
2450                 i915_perf_disable_locked(stream);
2451                 return 0;
2452         }
2453
2454         return -EINVAL;
2455 }
2456
2457 /**
2458  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2459  * @file: An i915 perf stream file
2460  * @cmd: the ioctl request
2461  * @arg: the ioctl data
2462  *
2463  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
2464  *
2465  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2466  * an unknown ioctl request.
2467  */
2468 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
2469                             unsigned int cmd,
2470                             unsigned long arg)
2471 {
2472         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2473         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2474         long ret;
2475
2476         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2477         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
2478         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2479
2480         return ret;
2481 }
2482
2483 /**
2484  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
2485  * @stream: An i915 perf stream
2486  *
2487  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
2488  * any associated data capture in the process.
2489  *
2490  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2491  * with any non-file-operation driver hooks.
2492  */
2493 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2494 {
2495         if (stream->enabled)
2496                 i915_perf_disable_locked(stream);
2497
2498         if (stream->ops->destroy)
2499                 stream->ops->destroy(stream);
2500
2501         list_del(&stream->link);
2502
2503         if (stream->ctx)
2504                 i915_gem_context_put(stream->ctx);
2505
2506         kfree(stream);
2507 }
2508
2509 /**
2510  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
2511  * @inode: anonymous inode associated with file
2512  * @file: An i915 perf stream file
2513  *
2514  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
2515  *
2516  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
2517  *
2518  * Returns: zero on success or a negative error code.
2519  */
2520 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
2521 {
2522         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2523         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2524
2525         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2526         i915_perf_destroy_locked(stream);
2527         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2528
2529         return 0;
2530 }
2531
2532
2533 static const struct file_operations fops = {
2534         .owner          = THIS_MODULE,
2535         .llseek         = no_llseek,
2536         .release        = i915_perf_release,
2537         .poll           = i915_perf_poll,
2538         .read           = i915_perf_read,
2539         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
2540         /* Our ioctl have no arguments, so it's safe to use the same function
2541          * to handle 32bits compatibility.
2542          */
2543         .compat_ioctl   = i915_perf_ioctl,
2544 };
2545
2546
2547 /**
2548  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2549  * @dev_priv: i915 device instance
2550  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
2551  * @props: individually validated u64 property value pairs
2552  * @file: drm file
2553  *
2554  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
2555  *
2556  * Implements further stream config validation and stream initialization on
2557  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &drm_i915_private->perf.lock mutex
2558  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
2559  *
2560  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
2561  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
2562  * sense.
2563  *
2564  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
2565  * config validation and stream initialization details will be handled by
2566  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
2567  * will be relevant to all stream types / backends.
2568  *
2569  * Returns: zero on success or a negative error code.
2570  */
2571 static int
2572 i915_perf_open_ioctl_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2573                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
2574                             struct perf_open_properties *props,
2575                             struct drm_file *file)
2576 {
2577         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
2578         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
2579         unsigned long f_flags = 0;
2580         bool privileged_op = true;
2581         int stream_fd;
2582         int ret;
2583
2584         if (props->single_context) {
2585                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
2586                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
2587
2588                 specific_ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_handle);
2589                 if (!specific_ctx) {
2590                         DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
2591                                   ctx_handle);
2592                         ret = -ENOENT;
2593                         goto err;
2594                 }
2595         }
2596
2597         /*
2598          * On Haswell the OA unit supports clock gating off for a specific
2599          * context and in this mode there's no visibility of metrics for the
2600          * rest of the system, which we consider acceptable for a
2601          * non-privileged client.
2602          *
2603          * For Gen8+ the OA unit no longer supports clock gating off for a
2604          * specific context and the kernel can't securely stop the counters
2605          * from updating as system-wide / global values. Even though we can
2606          * filter reports based on the included context ID we can't block
2607          * clients from seeing the raw / global counter values via
2608          * MI_REPORT_PERF_COUNT commands and so consider it a privileged op to
2609          * enable the OA unit by default.
2610          */
2611         if (IS_HASWELL(dev_priv) && specific_ctx)
2612                 privileged_op = false;
2613
2614         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
2615          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
2616          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
2617          * without CAP_SYS_ADMIN privileges.
2618          */
2619         if (privileged_op &&
2620             i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2621                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open system-wide i915 perf stream\n");
2622                 ret = -EACCES;
2623                 goto err_ctx;
2624         }
2625
2626         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
2627         if (!stream) {
2628                 ret = -ENOMEM;
2629                 goto err_ctx;
2630         }
2631
2632         stream->dev_priv = dev_priv;
2633         stream->ctx = specific_ctx;
2634
2635         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
2636         if (ret)
2637                 goto err_alloc;
2638
2639         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
2640          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
2641          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
2642          */
2643         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
2644                 ret = -ENODEV;
2645                 goto err_flags;
2646         }
2647
2648         list_add(&stream->link, &dev_priv->perf.streams);
2649
2650         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
2651                 f_flags |= O_CLOEXEC;
2652         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
2653                 f_flags |= O_NONBLOCK;
2654
2655         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
2656         if (stream_fd < 0) {
2657                 ret = stream_fd;
2658                 goto err_open;
2659         }
2660
2661         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
2662                 i915_perf_enable_locked(stream);
2663
2664         return stream_fd;
2665
2666 err_open:
2667         list_del(&stream->link);
2668 err_flags:
2669         if (stream->ops->destroy)
2670                 stream->ops->destroy(stream);
2671 err_alloc:
2672         kfree(stream);
2673 err_ctx:
2674         if (specific_ctx)
2675                 i915_gem_context_put(specific_ctx);
2676 err:
2677         return ret;
2678 }
2679
2680 static u64 oa_exponent_to_ns(struct drm_i915_private *dev_priv, int exponent)
2681 {
2682         return div_u64(1000000000ULL * (2ULL << exponent),
2683                        dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency);
2684 }
2685
2686 /**
2687  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
2688  * @dev_priv: i915 device instance
2689  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
2690  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
2691  * @props: The stream configuration built up while validating properties
2692  *
2693  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
2694  * validate that the combination of properties makes sense or that all
2695  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
2696  *
2697  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
2698  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
2699  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
2700  */
2701 static int read_properties_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2702                                     u64 __user *uprops,
2703                                     u32 n_props,
2704                                     struct perf_open_properties *props)
2705 {
2706         u64 __user *uprop = uprops;
2707         u32 i;
2708
2709         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
2710
2711         if (!n_props) {
2712                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
2713                 return -EINVAL;
2714         }
2715
2716         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
2717          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
2718          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
2719          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
2720          * from userspace.
2721          */
2722         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2723                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
2724                 return -EINVAL;
2725         }
2726
2727         for (i = 0; i < n_props; i++) {
2728                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
2729                 u64 id, value;
2730                 int ret;
2731
2732                 ret = get_user(id, uprop);
2733                 if (ret)
2734                         return ret;
2735
2736                 ret = get_user(value, uprop + 1);
2737                 if (ret)
2738                         return ret;
2739
2740                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2741                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
2742                         return -EINVAL;
2743                 }
2744
2745                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
2746                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
2747                         props->single_context = 1;
2748                         props->ctx_handle = value;
2749                         break;
2750                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
2751                         props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2752                         break;
2753                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
2754                         if (value == 0) {
2755                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
2756                                 return -EINVAL;
2757                         }
2758                         props->metrics_set = value;
2759                         break;
2760                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
2761                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
2762                                 DRM_DEBUG("Out-of-range OA report format %llu\n",
2763                                           value);
2764                                 return -EINVAL;
2765                         }
2766                         if (!dev_priv->perf.oa.oa_formats[value].size) {
2767                                 DRM_DEBUG("Unsupported OA report format %llu\n",
2768                                           value);
2769                                 return -EINVAL;
2770                         }
2771                         props->oa_format = value;
2772                         break;
2773                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
2774                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
2775                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
2776                                          OA_EXPONENT_MAX);
2777                                 return -EINVAL;
2778                         }
2779
2780                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
2781                          * e.g. every 160ns for HSW, 167ns for BDW/SKL or 104ns
2782                          * for BXT. We don't allow such high sampling
2783                          * frequencies by default unless root.
2784                          */
2785
2786                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
2787                         oa_period = oa_exponent_to_ns(dev_priv, value);
2788
2789                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
2790                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
2791                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
2792                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
2793                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
2794                          */
2795                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
2796                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
2797                                 do_div(tmp, oa_period);
2798                                 oa_freq_hz = tmp;
2799                         } else
2800                                 oa_freq_hz = 0;
2801
2802                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate &&
2803                             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2804                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without root privileges\n",
2805                                           i915_oa_max_sample_rate);
2806                                 return -EACCES;
2807                         }
2808
2809                         props->oa_periodic = true;
2810                         props->oa_period_exponent = value;
2811                         break;
2812                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
2813                         MISSING_CASE(id);
2814                         return -EINVAL;
2815                 }
2816
2817                 uprop += 2;
2818         }
2819
2820         return 0;
2821 }
2822
2823 /**
2824  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2825  * @dev: drm device
2826  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
2827  * @file: drm file
2828  *
2829  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
2830  * and an array of u64 key, value pair properties.
2831  *
2832  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
2833  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
2834  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
2835  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
2836  *
2837  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
2838  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_sem.
2839  *
2840  * Most of the implementation details are handled by
2841  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &drm_i915_private->perf.lock
2842  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
2843  *
2844  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
2845  * error code on failure.
2846  */
2847 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2848                          struct drm_file *file)
2849 {
2850         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
2851         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
2852         struct perf_open_properties props;
2853         u32 known_open_flags;
2854         int ret;
2855
2856         if (!dev_priv->perf.initialized) {
2857                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
2858                 return -ENOTSUPP;
2859         }
2860
2861         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
2862                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
2863                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
2864         if (param->flags & ~known_open_flags) {
2865                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
2866                 return -EINVAL;
2867         }
2868
2869         ret = read_properties_unlocked(dev_priv,
2870                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
2871                                        param->num_properties,
2872                                        &props);
2873         if (ret)
2874                 return ret;
2875
2876         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2877         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(dev_priv, param, &props, file);
2878         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2879
2880         return ret;
2881 }
2882
2883 /**
2884  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
2885  * @dev_priv: i915 device instance
2886  *
2887  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
2888  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
2889  * used to open an i915-perf stream.
2890  */
2891 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *dev_priv)
2892 {
2893         int ret;
2894
2895         if (!dev_priv->perf.initialized)
2896                 return;
2897
2898         /* To be sure we're synchronized with an attempted
2899          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
2900          * being exposed to userspace.
2901          */
2902         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2903
2904         dev_priv->perf.metrics_kobj =
2905                 kobject_create_and_add("metrics",
2906                                        &dev_priv->drm.primary->kdev->kobj);
2907         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2908                 goto exit;
2909
2910         sysfs_attr_init(&dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric_id.attr);
2911
2912         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
2913                 i915_perf_load_test_config_hsw(dev_priv);
2914         } else if (IS_BROADWELL(dev_priv)) {
2915                 i915_perf_load_test_config_bdw(dev_priv);
2916         } else if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
2917                 i915_perf_load_test_config_chv(dev_priv);
2918         } else if (IS_SKYLAKE(dev_priv)) {
2919                 if (IS_SKL_GT2(dev_priv))
2920                         i915_perf_load_test_config_sklgt2(dev_priv);
2921                 else if (IS_SKL_GT3(dev_priv))
2922                         i915_perf_load_test_config_sklgt3(dev_priv);
2923                 else if (IS_SKL_GT4(dev_priv))
2924                         i915_perf_load_test_config_sklgt4(dev_priv);
2925         } else if (IS_BROXTON(dev_priv)) {
2926                 i915_perf_load_test_config_bxt(dev_priv);
2927         } else if (IS_KABYLAKE(dev_priv)) {
2928                 if (IS_KBL_GT2(dev_priv))
2929                         i915_perf_load_test_config_kblgt2(dev_priv);
2930                 else if (IS_KBL_GT3(dev_priv))
2931                         i915_perf_load_test_config_kblgt3(dev_priv);
2932         } else if (IS_GEMINILAKE(dev_priv)) {
2933                 i915_perf_load_test_config_glk(dev_priv);
2934         } else if (IS_COFFEELAKE(dev_priv)) {
2935                 if (IS_CFL_GT2(dev_priv))
2936                         i915_perf_load_test_config_cflgt2(dev_priv);
2937         }
2938
2939         if (dev_priv->perf.oa.test_config.id == 0)
2940                 goto sysfs_error;
2941
2942         ret = sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2943                                  &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2944         if (ret)
2945                 goto sysfs_error;
2946
2947         atomic_set(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count, 1);
2948
2949         goto exit;
2950
2951 sysfs_error:
2952         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2953         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2954
2955 exit:
2956         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2957 }
2958
2959 /**
2960  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
2961  * @dev_priv: i915 device instance
2962  *
2963  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
2964  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
2965  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
2966  * remaining state in i915_perf_fini().
2967  */
2968 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *dev_priv)
2969 {
2970         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2971                 return;
2972
2973         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2974                            &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2975
2976         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2977         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2978 }
2979
2980 static bool gen8_is_valid_flex_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2981 {
2982         static const i915_reg_t flex_eu_regs[] = {
2983                 EU_PERF_CNTL0,
2984                 EU_PERF_CNTL1,
2985                 EU_PERF_CNTL2,
2986                 EU_PERF_CNTL3,
2987                 EU_PERF_CNTL4,
2988                 EU_PERF_CNTL5,
2989                 EU_PERF_CNTL6,
2990         };
2991         int i;
2992
2993         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_eu_regs); i++) {
2994                 if (flex_eu_regs[i].reg == addr)
2995                         return true;
2996         }
2997         return false;
2998 }
2999
3000 static bool gen7_is_valid_b_counter_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3001 {
3002         return (addr >= OASTARTTRIG1.reg && addr <= OASTARTTRIG8.reg) ||
3003                 (addr >= OAREPORTTRIG1.reg && addr <= OAREPORTTRIG8.reg) ||
3004                 (addr >= OACEC0_0.reg && addr <= OACEC7_1.reg);
3005 }
3006
3007 static bool gen7_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3008 {
3009         return addr == HALF_SLICE_CHICKEN2.reg ||
3010                 (addr >= MICRO_BP0_0.reg && addr <= NOA_WRITE.reg) ||
3011                 (addr >= OA_PERFCNT1_LO.reg && addr <= OA_PERFCNT2_HI.reg) ||
3012                 (addr >= OA_PERFMATRIX_LO.reg && addr <= OA_PERFMATRIX_HI.reg);
3013 }
3014
3015 static bool gen8_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3016 {
3017         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3018                 addr == WAIT_FOR_RC6_EXIT.reg ||
3019                 (addr >= RPM_CONFIG0.reg && addr <= NOA_CONFIG(8).reg);
3020 }
3021
3022 static bool hsw_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3023 {
3024         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3025                 (addr >= 0x25100 && addr <= 0x2FF90) ||
3026                 addr == 0x9ec0;
3027 }
3028
3029 static bool chv_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3030 {
3031         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3032                 (addr >= 0x182300 && addr <= 0x1823A4);
3033 }
3034
3035 static uint32_t mask_reg_value(u32 reg, u32 val)
3036 {
3037         /* HALF_SLICE_CHICKEN2 is programmed with a the
3038          * WaDisableSTUnitPowerOptimization workaround. Make sure the value
3039          * programmed by userspace doesn't change this.
3040          */
3041         if (HALF_SLICE_CHICKEN2.reg == reg)
3042                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(GEN8_ST_PO_DISABLE);
3043
3044         /* WAIT_FOR_RC6_EXIT has only one bit fullfilling the function
3045          * indicated by its name and a bunch of selection fields used by OA
3046          * configs.
3047          */
3048         if (WAIT_FOR_RC6_EXIT.reg == reg)
3049                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(HSW_WAIT_FOR_RC6_EXIT_ENABLE);
3050
3051         return val;
3052 }
3053
3054 static struct i915_oa_reg *alloc_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
3055                                          bool (*is_valid)(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr),
3056                                          u32 __user *regs,
3057                                          u32 n_regs)
3058 {
3059         struct i915_oa_reg *oa_regs;
3060         int err;
3061         u32 i;
3062
3063         if (!n_regs)
3064                 return NULL;
3065
3066         if (!access_ok(VERIFY_READ, regs, n_regs * sizeof(u32) * 2))
3067                 return ERR_PTR(-EFAULT);
3068
3069         /* No is_valid function means we're not allowing any register to be programmed. */
3070         GEM_BUG_ON(!is_valid);
3071         if (!is_valid)
3072                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3073
3074         oa_regs = kmalloc_array(n_regs, sizeof(*oa_regs), GFP_KERNEL);
3075         if (!oa_regs)
3076                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3077
3078         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
3079                 u32 addr, value;
3080
3081                 err = get_user(addr, regs);
3082                 if (err)
3083                         goto addr_err;
3084
3085                 if (!is_valid(dev_priv, addr)) {
3086                         DRM_DEBUG("Invalid oa_reg address: %X\n", addr);
3087                         err = -EINVAL;
3088                         goto addr_err;
3089                 }
3090
3091                 err = get_user(value, regs + 1);
3092                 if (err)
3093                         goto addr_err;
3094
3095                 oa_regs[i].addr = _MMIO(addr);
3096                 oa_regs[i].value = mask_reg_value(addr, value);
3097
3098                 regs += 2;
3099         }
3100
3101         return oa_regs;
3102
3103 addr_err:
3104         kfree(oa_regs);
3105         return ERR_PTR(err);
3106 }
3107
3108 static ssize_t show_dynamic_id(struct device *dev,
3109                                struct device_attribute *attr,
3110                                char *buf)
3111 {
3112         struct i915_oa_config *oa_config =
3113                 container_of(attr, typeof(*oa_config), sysfs_metric_id);
3114
3115         return sprintf(buf, "%d\n", oa_config->id);
3116 }
3117
3118 static int create_dynamic_oa_sysfs_entry(struct drm_i915_private *dev_priv,
3119                                          struct i915_oa_config *oa_config)
3120 {
3121         sysfs_attr_init(&oa_config->sysfs_metric_id.attr);
3122         oa_config->sysfs_metric_id.attr.name = "id";
3123         oa_config->sysfs_metric_id.attr.mode = S_IRUGO;
3124         oa_config->sysfs_metric_id.show = show_dynamic_id;
3125         oa_config->sysfs_metric_id.store = NULL;
3126
3127         oa_config->attrs[0] = &oa_config->sysfs_metric_id.attr;
3128         oa_config->attrs[1] = NULL;
3129
3130         oa_config->sysfs_metric.name = oa_config->uuid;
3131         oa_config->sysfs_metric.attrs = oa_config->attrs;
3132
3133         return sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3134                                   &oa_config->sysfs_metric);
3135 }
3136
3137 /**
3138  * i915_perf_add_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to add a new OA config
3139  * @dev: drm device
3140  * @data: ioctl data (pointer to struct drm_i915_perf_oa_config) copied from
3141  *        userspace (unvalidated)
3142  * @file: drm file
3143  *
3144  * Validates the submitted OA register to be saved into a new OA config that
3145  * can then be used for programming the OA unit and its NOA network.
3146  *
3147  * Returns: A new allocated config number to be used with the perf open ioctl
3148  * or a negative error code on failure.
3149  */
3150 int i915_perf_add_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3151                                struct drm_file *file)
3152 {
3153         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3154         struct drm_i915_perf_oa_config *args = data;
3155         struct i915_oa_config *oa_config, *tmp;
3156         int err, id;
3157
3158         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3159                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3160                 return -ENOTSUPP;
3161         }
3162
3163         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
3164                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
3165                 return -EINVAL;
3166         }
3167
3168         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3169                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to add i915 OA config\n");
3170                 return -EACCES;
3171         }
3172
3173         if ((!args->mux_regs_ptr || !args->n_mux_regs) &&
3174             (!args->boolean_regs_ptr || !args->n_boolean_regs) &&
3175             (!args->flex_regs_ptr || !args->n_flex_regs)) {
3176                 DRM_DEBUG("No OA registers given\n");
3177                 return -EINVAL;
3178         }
3179
3180         oa_config = kzalloc(sizeof(*oa_config), GFP_KERNEL);
3181         if (!oa_config) {
3182                 DRM_DEBUG("Failed to allocate memory for the OA config\n");
3183                 return -ENOMEM;
3184         }
3185
3186         atomic_set(&oa_config->ref_count, 1);
3187
3188         if (!uuid_is_valid(args->uuid)) {
3189                 DRM_DEBUG("Invalid uuid format for OA config\n");
3190                 err = -EINVAL;
3191                 goto reg_err;
3192         }
3193
3194         /* Last character in oa_config->uuid will be 0 because oa_config is
3195          * kzalloc.
3196          */
3197         memcpy(oa_config->uuid, args->uuid, sizeof(args->uuid));
3198
3199         oa_config->mux_regs_len = args->n_mux_regs;
3200         oa_config->mux_regs =
3201                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3202                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg,
3203                               u64_to_user_ptr(args->mux_regs_ptr),
3204                               args->n_mux_regs);
3205
3206         if (IS_ERR(oa_config->mux_regs)) {
3207                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for mux_regs\n");
3208                 err = PTR_ERR(oa_config->mux_regs);
3209                 goto reg_err;
3210         }
3211
3212         oa_config->b_counter_regs_len = args->n_boolean_regs;
3213         oa_config->b_counter_regs =
3214                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3215                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg,
3216                               u64_to_user_ptr(args->boolean_regs_ptr),
3217                               args->n_boolean_regs);
3218
3219         if (IS_ERR(oa_config->b_counter_regs)) {
3220                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for b_counter_regs\n");
3221                 err = PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs);
3222                 goto reg_err;
3223         }
3224
3225         if (INTEL_GEN(dev_priv) < 8) {
3226                 if (args->n_flex_regs != 0) {
3227                         err = -EINVAL;
3228                         goto reg_err;
3229                 }
3230         } else {
3231                 oa_config->flex_regs_len = args->n_flex_regs;
3232                 oa_config->flex_regs =
3233                         alloc_oa_regs(dev_priv,
3234                                       dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg,
3235                                       u64_to_user_ptr(args->flex_regs_ptr),
3236                                       args->n_flex_regs);
3237
3238                 if (IS_ERR(oa_config->flex_regs)) {
3239                         DRM_DEBUG("Failed to create OA config for flex_regs\n");
3240                         err = PTR_ERR(oa_config->flex_regs);
3241                         goto reg_err;
3242                 }
3243         }
3244
3245         err = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3246         if (err)
3247                 goto reg_err;
3248
3249         /* We shouldn't have too many configs, so this iteration shouldn't be
3250          * too costly.
3251          */
3252         idr_for_each_entry(&dev_priv->perf.metrics_idr, tmp, id) {
3253                 if (!strcmp(tmp->uuid, oa_config->uuid)) {
3254                         DRM_DEBUG("OA config already exists with this uuid\n");
3255                         err = -EADDRINUSE;
3256                         goto sysfs_err;
3257                 }
3258         }
3259
3260         err = create_dynamic_oa_sysfs_entry(dev_priv, oa_config);
3261         if (err) {
3262                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3263                 goto sysfs_err;
3264         }
3265
3266         /* Config id 0 is invalid, id 1 for kernel stored test config. */
3267         oa_config->id = idr_alloc(&dev_priv->perf.metrics_idr,
3268                                   oa_config, 2,
3269                                   0, GFP_KERNEL);
3270         if (oa_config->id < 0) {
3271                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3272                 err = oa_config->id;
3273                 goto sysfs_err;
3274         }
3275
3276         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3277
3278         return oa_config->id;
3279
3280 sysfs_err:
3281         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3282 reg_err:
3283         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3284         DRM_DEBUG("Failed to add new OA config\n");
3285         return err;
3286 }
3287
3288 /**
3289  * i915_perf_remove_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to remove an OA config
3290  * @dev: drm device
3291  * @data: ioctl data (pointer to u64 integer) copied from userspace
3292  * @file: drm file
3293  *
3294  * Configs can be removed while being used, the will stop appearing in sysfs
3295  * and their content will be freed when the stream using the config is closed.
3296  *
3297  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
3298  */
3299 int i915_perf_remove_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3300                                   struct drm_file *file)
3301 {
3302         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3303         u64 *arg = data;
3304         struct i915_oa_config *oa_config;
3305         int ret;
3306
3307         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3308                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3309                 return -ENOTSUPP;
3310         }
3311
3312         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3313                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to remove i915 OA config\n");
3314                 return -EACCES;
3315         }
3316
3317         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3318         if (ret)
3319                 goto lock_err;
3320
3321         oa_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3322         if (!oa_config) {
3323                 DRM_DEBUG("Failed to remove unknown OA config\n");
3324                 ret = -ENOENT;
3325                 goto config_err;
3326         }
3327
3328         GEM_BUG_ON(*arg != oa_config->id);
3329
3330         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3331                            &oa_config->sysfs_metric);
3332
3333         idr_remove(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3334         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3335
3336 config_err:
3337         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3338 lock_err:
3339         return ret;
3340 }
3341
3342 static struct ctl_table oa_table[] = {
3343         {
3344          .procname = "perf_stream_paranoid",
3345          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
3346          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
3347          .mode = 0644,
3348          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3349          .extra1 = &zero,
3350          .extra2 = &one,
3351          },
3352         {
3353          .procname = "oa_max_sample_rate",
3354          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
3355          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
3356          .mode = 0644,
3357          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3358          .extra1 = &zero,
3359          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
3360          },
3361         {}
3362 };
3363
3364 static struct ctl_table i915_root[] = {
3365         {
3366          .procname = "i915",
3367          .maxlen = 0,
3368          .mode = 0555,
3369          .child = oa_table,
3370          },
3371         {}
3372 };
3373
3374 static struct ctl_table dev_root[] = {
3375         {
3376          .procname = "dev",
3377          .maxlen = 0,
3378          .mode = 0555,
3379          .child = i915_root,
3380          },
3381         {}
3382 };
3383
3384 /**
3385  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module load
3386  * @dev_priv: i915 device instance
3387  *
3388  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
3389  *
3390  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
3391  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
3392  */
3393 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
3394 {
3395         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 0;
3396
3397         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
3398                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3399                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3400                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3401                         hsw_is_valid_mux_addr;
3402                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg = NULL;
3403                 dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer = gen7_init_oa_buffer;
3404                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
3405                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
3406                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
3407                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
3408                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen7_oa_read;
3409                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read =
3410                         gen7_oa_hw_tail_read;
3411
3412                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12500000;
3413
3414                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = hsw_oa_formats;
3415         } else if (i915_modparams.enable_execlists) {
3416                 /* Note: that although we could theoretically also support the
3417                  * legacy ringbuffer mode on BDW (and earlier iterations of
3418                  * this driver, before upstreaming did this) it didn't seem
3419                  * worth the complexity to maintain now that BDW+ enable
3420                  * execlist mode by default.
3421                  */
3422                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3423                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3424                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3425                         gen8_is_valid_mux_addr;
3426                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3427                         gen8_is_valid_flex_addr;
3428
3429                 dev_priv->perf.oa.ops.init_oa_buffer = gen8_init_oa_buffer;
3430                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3431                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen8_disable_metric_set;
3432                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
3433                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
3434                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen8_oa_read;
3435                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
3436
3437                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = gen8_plus_oa_formats;
3438
3439                 if (IS_GEN8(dev_priv)) {
3440                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x120;
3441                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x2ce;
3442
3443                         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12500000;
3444
3445                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<25);
3446                         if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
3447                                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3448                                         chv_is_valid_mux_addr;
3449                         }
3450                 } else if (IS_GEN9(dev_priv)) {
3451                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3452                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3453
3454                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3455
3456                         switch (dev_priv->info.platform) {
3457                         case INTEL_BROXTON:
3458                         case INTEL_GEMINILAKE:
3459                                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 19200000;
3460                                 break;
3461                         case INTEL_SKYLAKE:
3462                         case INTEL_KABYLAKE:
3463                         case INTEL_COFFEELAKE:
3464                                 dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency = 12000000;
3465                                 break;
3466                         default:
3467                                 /* Leave timestamp_frequency to 0 so we can
3468                                  * detect unsupported platforms.
3469                                  */
3470                                 break;
3471                         }
3472                 }
3473         }
3474
3475         if (dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency) {
3476                 hrtimer_init(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
3477                                 CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3478                 dev_priv->perf.oa.poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
3479                 init_waitqueue_head(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
3480
3481                 INIT_LIST_HEAD(&dev_priv->perf.streams);
3482                 mutex_init(&dev_priv->perf.lock);
3483                 spin_lock_init(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock);
3484
3485                 oa_sample_rate_hard_limit =
3486                         dev_priv->perf.oa.timestamp_frequency / 2;
3487                 dev_priv->perf.sysctl_header = register_sysctl_table(dev_root);
3488
3489                 mutex_init(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3490                 idr_init(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3491
3492                 dev_priv->perf.initialized = true;
3493         }
3494 }
3495
3496 static int destroy_config(int id, void *p, void *data)
3497 {
3498         struct drm_i915_private *dev_priv = data;
3499         struct i915_oa_config *oa_config = p;
3500
3501         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3502
3503         return 0;
3504 }
3505
3506 /**
3507  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
3508  * @dev_priv: i915 device instance
3509  */
3510 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
3511 {
3512         if (!dev_priv->perf.initialized)
3513                 return;
3514
3515         idr_for_each(&dev_priv->perf.metrics_idr, destroy_config, dev_priv);
3516         idr_destroy(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3517
3518         unregister_sysctl_table(dev_priv->perf.sysctl_header);
3519
3520         memset(&dev_priv->perf.oa.ops, 0, sizeof(dev_priv->perf.oa.ops));
3521
3522         dev_priv->perf.initialized = false;
3523 }
This page took 0.2367 seconds and 4 git commands to generate.