drivers/gpu/drm/vc4/vc4_bo.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright © 2015 Broadcom
   4  */
   5
   6 /**
   7  * DOC: VC4 GEM BO management support
   8  *
   9  * The VC4 GPU architecture (both scanout and rendering) has direct
  10  * access to system memory with no MMU in between.  To support it, we
  11  * use the GEM DMA helper functions to allocate contiguous ranges of
  12  * physical memory for our BOs.
  13  *
  14  * Since the DMA allocator is very slow, we keep a cache of recently
  15  * freed BOs around so that the kernel's allocation of objects for 3D
  16  * rendering can return quickly.
  17  */
  18
  19 #include <linux/dma-buf.h>
  20
  21 #include <drm/drm_fourcc.h>
  22
  23 #include "vc4_drv.h"
  24 #include "uapi/drm/vc4_drm.h"
  25
  26 static const struct drm_gem_object_funcs vc4_gem_object_funcs;
  27
  28 static const char * const bo_type_names[] = {
  29         "kernel",
  30         "V3D",
  31         "V3D shader",
  32         "dumb",
  33         "binner",
  34         "RCL",
  35         "BCL",
  36         "kernel BO cache",
  37 };
  38
  39 static bool is_user_label(int label)
  40 {
  41         return label >= VC4_BO_TYPE_COUNT;
  42 }
  43
  44 static void vc4_bo_stats_print(struct drm_printer *p, struct vc4_dev *vc4)
  45 {
  46         int i;
  47
  48         for (i = 0; i < vc4->num_labels; i++) {
  49                 if (!vc4->bo_labels[i].num_allocated)
  50                         continue;
  51
  52                 drm_printf(p, "%30s: %6dkb BOs (%d)\n",
  53                            vc4->bo_labels[i].name,
  54                            vc4->bo_labels[i].size_allocated / 1024,
  55                            vc4->bo_labels[i].num_allocated);
  56         }
  57
  58         mutex_lock(&vc4->purgeable.lock);
  59         if (vc4->purgeable.num)
  60                 drm_printf(p, "%30s: %6zdkb BOs (%d)\n", "userspace BO cache",
  61                            vc4->purgeable.size / 1024, vc4->purgeable.num);
  62
  63         if (vc4->purgeable.purged_num)
  64                 drm_printf(p, "%30s: %6zdkb BOs (%d)\n", "total purged BO",
  65                            vc4->purgeable.purged_size / 1024,
  66                            vc4->purgeable.purged_num);
  67         mutex_unlock(&vc4->purgeable.lock);
  68 }
  69
  70 static int vc4_bo_stats_debugfs(struct seq_file *m, void *unused)
  71 {
  72         struct drm_debugfs_entry *entry = m->private;
  73         struct drm_device *dev = entry->dev;
  74         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
  75         struct drm_printer p = drm_seq_file_printer(m);
  76
  77         vc4_bo_stats_print(&p, vc4);
  78
  79         return 0;
  80 }
  81
  82 /* Takes ownership of *name and returns the appropriate slot for it in
  83  * the bo_labels[] array, extending it as necessary.
  84  *
  85  * This is inefficient and could use a hash table instead of walking
  86  * an array and strcmp()ing.  However, the assumption is that user
  87  * labeling will be infrequent (scanout buffers and other long-lived
  88  * objects, or debug driver builds), so we can live with it for now.
  89  */
  90 static int vc4_get_user_label(struct vc4_dev *vc4, const char *name)
  91 {
  92         int i;
  93         int free_slot = -1;
  94
  95         for (i = 0; i < vc4->num_labels; i++) {
  96                 if (!vc4->bo_labels[i].name) {
  97                         free_slot = i;
  98                 } else if (strcmp(vc4->bo_labels[i].name, name) == 0) {
  99                         kfree(name);
 100                         return i;
 101                 }
 102         }
 103
 104         if (free_slot != -1) {
 105                 WARN_ON(vc4->bo_labels[free_slot].num_allocated != 0);
 106                 vc4->bo_labels[free_slot].name = name;
 107                 return free_slot;
 108         } else {
 109                 u32 new_label_count = vc4->num_labels + 1;
 110                 struct vc4_label *new_labels =
 111                         krealloc(vc4->bo_labels,
 112                                  new_label_count * sizeof(*new_labels),
 113                                  GFP_KERNEL);
 114
 115                 if (!new_labels) {
 116                         kfree(name);
 117                         return -1;
 118                 }
 119
 120                 free_slot = vc4->num_labels;
 121                 vc4->bo_labels = new_labels;
 122                 vc4->num_labels = new_label_count;
 123
 124                 vc4->bo_labels[free_slot].name = name;
 125                 vc4->bo_labels[free_slot].num_allocated = 0;
 126                 vc4->bo_labels[free_slot].size_allocated = 0;
 127
 128                 return free_slot;
 129         }
 130 }
 131
 132 static void vc4_bo_set_label(struct drm_gem_object *gem_obj, int label)
 133 {
 134         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(gem_obj);
 135         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(gem_obj->dev);
 136
 137         lockdep_assert_held(&vc4->bo_lock);
 138
 139         if (label != -1) {
 140                 vc4->bo_labels[label].num_allocated++;
 141                 vc4->bo_labels[label].size_allocated += gem_obj->size;
 142         }
 143
 144         vc4->bo_labels[bo->label].num_allocated--;
 145         vc4->bo_labels[bo->label].size_allocated -= gem_obj->size;
 146
 147         if (vc4->bo_labels[bo->label].num_allocated == 0 &&
 148             is_user_label(bo->label)) {
 149                 /* Free user BO label slots on last unreference.
 150                  * Slots are just where we track the stats for a given
 151                  * name, and once a name is unused we can reuse that
 152                  * slot.
 153                  */
 154                 kfree(vc4->bo_labels[bo->label].name);
 155                 vc4->bo_labels[bo->label].name = NULL;
 156         }
 157
 158         bo->label = label;
 159 }
 160
 161 static uint32_t bo_page_index(size_t size)
 162 {
 163         return (size / PAGE_SIZE) - 1;
 164 }
 165
 166 static void vc4_bo_destroy(struct vc4_bo *bo)
 167 {
 168         struct drm_gem_object *obj = &bo->base.base;
 169         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(obj->dev);
 170
 171         lockdep_assert_held(&vc4->bo_lock);
 172
 173         vc4_bo_set_label(obj, -1);
 174
 175         if (bo->validated_shader) {
 176                 kfree(bo->validated_shader->uniform_addr_offsets);
 177                 kfree(bo->validated_shader->texture_samples);
 178                 kfree(bo->validated_shader);
 179                 bo->validated_shader = NULL;
 180         }
 181
 182         mutex_destroy(&bo->madv_lock);
 183         drm_gem_dma_free(&bo->base);
 184 }
 185
 186 static void vc4_bo_remove_from_cache(struct vc4_bo *bo)
 187 {
 188         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 189
 190         lockdep_assert_held(&vc4->bo_lock);
 191         list_del(&bo->unref_head);
 192         list_del(&bo->size_head);
 193 }
 194
 195 static struct list_head *vc4_get_cache_list_for_size(struct drm_device *dev,
 196                                                      size_t size)
 197 {
 198         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 199         uint32_t page_index = bo_page_index(size);
 200
 201         if (vc4->bo_cache.size_list_size <= page_index) {
 202                 uint32_t new_size = max(vc4->bo_cache.size_list_size * 2,
 203                                         page_index + 1);
 204                 struct list_head *new_list;
 205                 uint32_t i;
 206
 207                 new_list = kmalloc_array(new_size, sizeof(struct list_head),
 208                                          GFP_KERNEL);
 209                 if (!new_list)
 210                         return NULL;
 211
 212                 /* Rebase the old cached BO lists to their new list
 213                  * head locations.
 214                  */
 215                 for (i = 0; i < vc4->bo_cache.size_list_size; i++) {
 216                         struct list_head *old_list =
 217                                 &vc4->bo_cache.size_list[i];
 218
 219                         if (list_empty(old_list))
 220                                 INIT_LIST_HEAD(&new_list[i]);
 221                         else
 222                                 list_replace(old_list, &new_list[i]);
 223                 }
 224                 /* And initialize the brand new BO list heads. */
 225                 for (i = vc4->bo_cache.size_list_size; i < new_size; i++)
 226                         INIT_LIST_HEAD(&new_list[i]);
 227
 228                 kfree(vc4->bo_cache.size_list);
 229                 vc4->bo_cache.size_list = new_list;
 230                 vc4->bo_cache.size_list_size = new_size;
 231         }
 232
 233         return &vc4->bo_cache.size_list[page_index];
 234 }
 235
 236 static void vc4_bo_cache_purge(struct drm_device *dev)
 237 {
 238         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 239
 240         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 241         while (!list_empty(&vc4->bo_cache.time_list)) {
 242                 struct vc4_bo *bo = list_last_entry(&vc4->bo_cache.time_list,
 243                                                     struct vc4_bo, unref_head);
 244                 vc4_bo_remove_from_cache(bo);
 245                 vc4_bo_destroy(bo);
 246         }
 247         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 248 }
 249
 250 void vc4_bo_add_to_purgeable_pool(struct vc4_bo *bo)
 251 {
 252         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 253
 254         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 255                 return;
 256
 257         mutex_lock(&vc4->purgeable.lock);
 258         list_add_tail(&bo->size_head, &vc4->purgeable.list);
 259         vc4->purgeable.num++;
 260         vc4->purgeable.size += bo->base.base.size;
 261         mutex_unlock(&vc4->purgeable.lock);
 262 }
 263
 264 static void vc4_bo_remove_from_purgeable_pool_locked(struct vc4_bo *bo)
 265 {
 266         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 267
 268         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 269                 return;
 270
 271         /* list_del_init() is used here because the caller might release
 272          * the purgeable lock in order to acquire the madv one and update the
 273          * madv status.
 274          * During this short period of time a user might decide to mark
 275          * the BO as unpurgeable, and if bo->madv is set to
 276          * VC4_MADV_DONTNEED it will try to remove the BO from the
 277          * purgeable list which will fail if the ->next/prev fields
 278          * are set to LIST_POISON1/LIST_POISON2 (which is what
 279          * list_del() does).
 280          * Re-initializing the list element guarantees that list_del()
 281          * will work correctly even if it's a NOP.
 282          */
 283         list_del_init(&bo->size_head);
 284         vc4->purgeable.num--;
 285         vc4->purgeable.size -= bo->base.base.size;
 286 }
 287
 288 void vc4_bo_remove_from_purgeable_pool(struct vc4_bo *bo)
 289 {
 290         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 291
 292         mutex_lock(&vc4->purgeable.lock);
 293         vc4_bo_remove_from_purgeable_pool_locked(bo);
 294         mutex_unlock(&vc4->purgeable.lock);
 295 }
 296
 297 static void vc4_bo_purge(struct drm_gem_object *obj)
 298 {
 299         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(obj);
 300         struct drm_device *dev = obj->dev;
 301
 302         WARN_ON(!mutex_is_locked(&bo->madv_lock));
 303         WARN_ON(bo->madv != VC4_MADV_DONTNEED);
 304
 305         drm_vma_node_unmap(&obj->vma_node, dev->anon_inode->i_mapping);
 306
 307         dma_free_wc(dev->dev, obj->size, bo->base.vaddr, bo->base.dma_addr);
 308         bo->base.vaddr = NULL;
 309         bo->madv = __VC4_MADV_PURGED;
 310 }
 311
 312 static void vc4_bo_userspace_cache_purge(struct drm_device *dev)
 313 {
 314         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 315
 316         mutex_lock(&vc4->purgeable.lock);
 317         while (!list_empty(&vc4->purgeable.list)) {
 318                 struct vc4_bo *bo = list_first_entry(&vc4->purgeable.list,
 319                                                      struct vc4_bo, size_head);
 320                 struct drm_gem_object *obj = &bo->base.base;
 321                 size_t purged_size = 0;
 322
 323                 vc4_bo_remove_from_purgeable_pool_locked(bo);
 324
 325                 /* Release the purgeable lock while we're purging the BO so
 326                  * that other people can continue inserting things in the
 327                  * purgeable pool without having to wait for all BOs to be
 328                  * purged.
 329                  */
 330                 mutex_unlock(&vc4->purgeable.lock);
 331                 mutex_lock(&bo->madv_lock);
 332
 333                 /* Since we released the purgeable pool lock before acquiring
 334                  * the BO madv one, the user may have marked the BO as WILLNEED
 335                  * and re-used it in the meantime.
 336                  * Before purging the BO we need to make sure
 337                  * - it is still marked as DONTNEED
 338                  * - it has not been re-inserted in the purgeable list
 339                  * - it is not used by HW blocks
 340                  * If one of these conditions is not met, just skip the entry.
 341                  */
 342                 if (bo->madv == VC4_MADV_DONTNEED &&
 343                     list_empty(&bo->size_head) &&
 344                     !refcount_read(&bo->usecnt)) {
 345                         purged_size = bo->base.base.size;
 346                         vc4_bo_purge(obj);
 347                 }
 348                 mutex_unlock(&bo->madv_lock);
 349                 mutex_lock(&vc4->purgeable.lock);
 350
 351                 if (purged_size) {
 352                         vc4->purgeable.purged_size += purged_size;
 353                         vc4->purgeable.purged_num++;
 354                 }
 355         }
 356         mutex_unlock(&vc4->purgeable.lock);
 357 }
 358
 359 static struct vc4_bo *vc4_bo_get_from_cache(struct drm_device *dev,
 360                                             uint32_t size,
 361                                             enum vc4_kernel_bo_type type)
 362 {
 363         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 364         uint32_t page_index = bo_page_index(size);
 365         struct vc4_bo *bo = NULL;
 366
 367         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 368         if (page_index >= vc4->bo_cache.size_list_size)
 369                 goto out;
 370
 371         if (list_empty(&vc4->bo_cache.size_list[page_index]))
 372                 goto out;
 373
 374         bo = list_first_entry(&vc4->bo_cache.size_list[page_index],
 375                               struct vc4_bo, size_head);
 376         vc4_bo_remove_from_cache(bo);
 377         kref_init(&bo->base.base.refcount);
 378
 379 out:
 380         if (bo)
 381                 vc4_bo_set_label(&bo->base.base, type);
 382         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 383         return bo;
 384 }
 385
 386 /**
 387  * vc4_create_object - Implementation of driver->gem_create_object.
 388  * @dev: DRM device
 389  * @size: Size in bytes of the memory the object will reference
 390  *
 391  * This lets the DMA helpers allocate object structs for us, and keep
 392  * our BO stats correct.
 393  */
 394 struct drm_gem_object *vc4_create_object(struct drm_device *dev, size_t size)
 395 {
 396         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 397         struct vc4_bo *bo;
 398
 399         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 400                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 401
 402         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 403         if (!bo)
 404                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 405
 406         bo->madv = VC4_MADV_WILLNEED;
 407         refcount_set(&bo->usecnt, 0);
 408
 409         mutex_init(&bo->madv_lock);
 410
 411         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 412         bo->label = VC4_BO_TYPE_KERNEL;
 413         vc4->bo_labels[VC4_BO_TYPE_KERNEL].num_allocated++;
 414         vc4->bo_labels[VC4_BO_TYPE_KERNEL].size_allocated += size;
 415         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 416
 417         bo->base.base.funcs = &vc4_gem_object_funcs;
 418
 419         return &bo->base.base;
 420 }
 421
 422 struct vc4_bo *vc4_bo_create(struct drm_device *dev, size_t unaligned_size,
 423                              bool allow_unzeroed, enum vc4_kernel_bo_type type)
 424 {
 425         size_t size = roundup(unaligned_size, PAGE_SIZE);
 426         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 427         struct drm_gem_dma_object *dma_obj;
 428         struct vc4_bo *bo;
 429
 430         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 431                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 432
 433         if (size == 0)
 434                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 435
 436         /* First, try to get a vc4_bo from the kernel BO cache. */
 437         bo = vc4_bo_get_from_cache(dev, size, type);
 438         if (bo) {
 439                 if (!allow_unzeroed)
 440                         memset(bo->base.vaddr, 0, bo->base.base.size);
 441                 return bo;
 442         }
 443
 444         dma_obj = drm_gem_dma_create(dev, size);
 445         if (IS_ERR(dma_obj)) {
 446                 /*
 447                  * If we've run out of DMA memory, kill the cache of
 448                  * DMA allocations we've got laying around and try again.
 449                  */
 450                 vc4_bo_cache_purge(dev);
 451                 dma_obj = drm_gem_dma_create(dev, size);
 452         }
 453
 454         if (IS_ERR(dma_obj)) {
 455                 /*
 456                  * Still not enough DMA memory, purge the userspace BO
 457                  * cache and retry.
 458                  * This is sub-optimal since we purge the whole userspace
 459                  * BO cache which forces user that want to re-use the BO to
 460                  * restore its initial content.
 461                  * Ideally, we should purge entries one by one and retry
 462                  * after each to see if DMA allocation succeeds. Or even
 463                  * better, try to find an entry with at least the same
 464                  * size.
 465                  */
 466                 vc4_bo_userspace_cache_purge(dev);
 467                 dma_obj = drm_gem_dma_create(dev, size);
 468         }
 469
 470         if (IS_ERR(dma_obj)) {
 471                 struct drm_printer p = drm_info_printer(vc4->base.dev);
 472                 drm_err(dev, "Failed to allocate from GEM DMA helper:\n");
 473                 vc4_bo_stats_print(&p, vc4);
 474                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 475         }
 476         bo = to_vc4_bo(&dma_obj->base);
 477
 478         /* By default, BOs do not support the MADV ioctl. This will be enabled
 479          * only on BOs that are exposed to userspace (V3D, V3D_SHADER and DUMB
 480          * BOs).
 481          */
 482         bo->madv = __VC4_MADV_NOTSUPP;
 483
 484         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 485         vc4_bo_set_label(&dma_obj->base, type);
 486         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 487
 488         return bo;
 489 }
 490
 491 int vc4_bo_dumb_create(struct drm_file *file_priv,
 492                        struct drm_device *dev,
 493                        struct drm_mode_create_dumb *args)
 494 {
 495         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 496         struct vc4_bo *bo = NULL;
 497         int ret;
 498
 499         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 500                 return -ENODEV;
 501
 502         ret = vc4_dumb_fixup_args(args);
 503         if (ret)
 504                 return ret;
 505
 506         bo = vc4_bo_create(dev, args->size, false, VC4_BO_TYPE_DUMB);
 507         if (IS_ERR(bo))
 508                 return PTR_ERR(bo);
 509
 510         bo->madv = VC4_MADV_WILLNEED;
 511
 512         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, &bo->base.base, &args->handle);
 513         drm_gem_object_put(&bo->base.base);
 514
 515         return ret;
 516 }
 517
 518 static void vc4_bo_cache_free_old(struct drm_device *dev)
 519 {
 520         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 521         unsigned long expire_time = jiffies - msecs_to_jiffies(1000);
 522
 523         lockdep_assert_held(&vc4->bo_lock);
 524
 525         while (!list_empty(&vc4->bo_cache.time_list)) {
 526                 struct vc4_bo *bo = list_last_entry(&vc4->bo_cache.time_list,
 527                                                     struct vc4_bo, unref_head);
 528                 if (time_before(expire_time, bo->free_time)) {
 529                         mod_timer(&vc4->bo_cache.time_timer,
 530                                   round_jiffies_up(jiffies +
 531                                                    msecs_to_jiffies(1000)));
 532                         return;
 533                 }
 534
 535                 vc4_bo_remove_from_cache(bo);
 536                 vc4_bo_destroy(bo);
 537         }
 538 }
 539
 540 /* Called on the last userspace/kernel unreference of the BO.  Returns
 541  * it to the BO cache if possible, otherwise frees it.
 542  */
 543 static void vc4_free_object(struct drm_gem_object *gem_bo)
 544 {
 545         struct drm_device *dev = gem_bo->dev;
 546         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 547         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(gem_bo);
 548         struct list_head *cache_list;
 549
 550         /* Remove the BO from the purgeable list. */
 551         mutex_lock(&bo->madv_lock);
 552         if (bo->madv == VC4_MADV_DONTNEED && !refcount_read(&bo->usecnt))
 553                 vc4_bo_remove_from_purgeable_pool(bo);
 554         mutex_unlock(&bo->madv_lock);
 555
 556         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 557         /* If the object references someone else's memory, we can't cache it.
 558          */
 559         if (gem_bo->import_attach) {
 560                 vc4_bo_destroy(bo);
 561                 goto out;
 562         }
 563
 564         /* Don't cache if it was publicly named. */
 565         if (gem_bo->name) {
 566                 vc4_bo_destroy(bo);
 567                 goto out;
 568         }
 569
 570         /* If this object was partially constructed but DMA allocation
 571          * had failed, just free it. Can also happen when the BO has been
 572          * purged.
 573          */
 574         if (!bo->base.vaddr) {
 575                 vc4_bo_destroy(bo);
 576                 goto out;
 577         }
 578
 579         cache_list = vc4_get_cache_list_for_size(dev, gem_bo->size);
 580         if (!cache_list) {
 581                 vc4_bo_destroy(bo);
 582                 goto out;
 583         }
 584
 585         if (bo->validated_shader) {
 586                 kfree(bo->validated_shader->uniform_addr_offsets);
 587                 kfree(bo->validated_shader->texture_samples);
 588                 kfree(bo->validated_shader);
 589                 bo->validated_shader = NULL;
 590         }
 591
 592         /* Reset madv and usecnt before adding the BO to the cache. */
 593         bo->madv = __VC4_MADV_NOTSUPP;
 594         refcount_set(&bo->usecnt, 0);
 595
 596         bo->t_format = false;
 597         bo->free_time = jiffies;
 598         list_add(&bo->size_head, cache_list);
 599         list_add(&bo->unref_head, &vc4->bo_cache.time_list);
 600
 601         vc4_bo_set_label(&bo->base.base, VC4_BO_TYPE_KERNEL_CACHE);
 602
 603         vc4_bo_cache_free_old(dev);
 604
 605 out:
 606         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 607 }
 608
 609 static void vc4_bo_cache_time_work(struct work_struct *work)
 610 {
 611         struct vc4_dev *vc4 =
 612                 container_of(work, struct vc4_dev, bo_cache.time_work);
 613         struct drm_device *dev = &vc4->base;
 614
 615         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
 616         vc4_bo_cache_free_old(dev);
 617         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
 618 }
 619
 620 int vc4_bo_inc_usecnt(struct vc4_bo *bo)
 621 {
 622         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 623         int ret;
 624
 625         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 626                 return -ENODEV;
 627
 628         /* Fast path: if the BO is already retained by someone, no need to
 629          * check the madv status.
 630          */
 631         if (refcount_inc_not_zero(&bo->usecnt))
 632                 return 0;
 633
 634         mutex_lock(&bo->madv_lock);
 635         switch (bo->madv) {
 636         case VC4_MADV_WILLNEED:
 637                 if (!refcount_inc_not_zero(&bo->usecnt))
 638                         refcount_set(&bo->usecnt, 1);
 639                 ret = 0;
 640                 break;
 641         case VC4_MADV_DONTNEED:
 642                 /* We shouldn't use a BO marked as purgeable if at least
 643                  * someone else retained its content by incrementing usecnt.
 644                  * Luckily the BO hasn't been purged yet, but something wrong
 645                  * is happening here. Just throw an error instead of
 646                  * authorizing this use case.
 647                  */
 648         case __VC4_MADV_PURGED:
 649                 /* We can't use a purged BO. */
 650         default:
 651                 /* Invalid madv value. */
 652                 ret = -EINVAL;
 653                 break;
 654         }
 655         mutex_unlock(&bo->madv_lock);
 656
 657         return ret;
 658 }
 659
 660 void vc4_bo_dec_usecnt(struct vc4_bo *bo)
 661 {
 662         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(bo->base.base.dev);
 663
 664         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 665                 return;
 666
 667         /* Fast path: if the BO is still retained by someone, no need to test
 668          * the madv value.
 669          */
 670         if (refcount_dec_not_one(&bo->usecnt))
 671                 return;
 672
 673         mutex_lock(&bo->madv_lock);
 674         if (refcount_dec_and_test(&bo->usecnt) &&
 675             bo->madv == VC4_MADV_DONTNEED)
 676                 vc4_bo_add_to_purgeable_pool(bo);
 677         mutex_unlock(&bo->madv_lock);
 678 }
 679
 680 static void vc4_bo_cache_time_timer(struct timer_list *t)
 681 {
 682         struct vc4_dev *vc4 = from_timer(vc4, t, bo_cache.time_timer);
 683
 684         schedule_work(&vc4->bo_cache.time_work);
 685 }
 686
 687 static struct dma_buf *vc4_prime_export(struct drm_gem_object *obj, int flags)
 688 {
 689         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(obj);
 690         struct dma_buf *dmabuf;
 691         int ret;
 692
 693         if (bo->validated_shader) {
 694                 DRM_DEBUG("Attempting to export shader BO\n");
 695                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 696         }
 697
 698         /* Note: as soon as the BO is exported it becomes unpurgeable, because
 699          * noone ever decrements the usecnt even if the reference held by the
 700          * exported BO is released. This shouldn't be a problem since we don't
 701          * expect exported BOs to be marked as purgeable.
 702          */
 703         ret = vc4_bo_inc_usecnt(bo);
 704         if (ret) {
 705                 drm_err(obj->dev, "Failed to increment BO usecnt\n");
 706                 return ERR_PTR(ret);
 707         }
 708
 709         dmabuf = drm_gem_prime_export(obj, flags);
 710         if (IS_ERR(dmabuf))
 711                 vc4_bo_dec_usecnt(bo);
 712
 713         return dmabuf;
 714 }
 715
 716 static vm_fault_t vc4_fault(struct vm_fault *vmf)
 717 {
 718         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 719         struct drm_gem_object *obj = vma->vm_private_data;
 720         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(obj);
 721
 722         /* The only reason we would end up here is when user-space accesses
 723          * BO's memory after it's been purged.
 724          */
 725         mutex_lock(&bo->madv_lock);
 726         WARN_ON(bo->madv != __VC4_MADV_PURGED);
 727         mutex_unlock(&bo->madv_lock);
 728
 729         return VM_FAULT_SIGBUS;
 730 }
 731
 732 static int vc4_gem_object_mmap(struct drm_gem_object *obj, struct vm_area_struct *vma)
 733 {
 734         struct vc4_bo *bo = to_vc4_bo(obj);
 735
 736         if (bo->validated_shader && (vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
 737                 DRM_DEBUG("mmapping of shader BOs for writing not allowed.\n");
 738                 return -EINVAL;
 739         }
 740
 741         if (bo->madv != VC4_MADV_WILLNEED) {
 742                 DRM_DEBUG("mmapping of %s BO not allowed\n",
 743                           bo->madv == VC4_MADV_DONTNEED ?
 744                           "purgeable" : "purged");
 745                 return -EINVAL;
 746         }
 747
 748         return drm_gem_dma_mmap(&bo->base, vma);
 749 }
 750
 751 static const struct vm_operations_struct vc4_vm_ops = {
 752         .fault = vc4_fault,
 753         .open = drm_gem_vm_open,
 754         .close = drm_gem_vm_close,
 755 };
 756
 757 static const struct drm_gem_object_funcs vc4_gem_object_funcs = {
 758         .free = vc4_free_object,
 759         .export = vc4_prime_export,
 760         .get_sg_table = drm_gem_dma_object_get_sg_table,
 761         .vmap = drm_gem_dma_object_vmap,
 762         .mmap = vc4_gem_object_mmap,
 763         .vm_ops = &vc4_vm_ops,
 764 };
 765
 766 static int vc4_grab_bin_bo(struct vc4_dev *vc4, struct vc4_file *vc4file)
 767 {
 768         if (!vc4->v3d)
 769                 return -ENODEV;
 770
 771         if (vc4file->bin_bo_used)
 772                 return 0;
 773
 774         return vc4_v3d_bin_bo_get(vc4, &vc4file->bin_bo_used);
 775 }
 776
 777 int vc4_create_bo_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 778                         struct drm_file *file_priv)
 779 {
 780         struct drm_vc4_create_bo *args = data;
 781         struct vc4_file *vc4file = file_priv->driver_priv;
 782         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 783         struct vc4_bo *bo = NULL;
 784         int ret;
 785
 786         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 787                 return -ENODEV;
 788
 789         ret = vc4_grab_bin_bo(vc4, vc4file);
 790         if (ret)
 791                 return ret;
 792
 793         /*
 794          * We can't allocate from the BO cache, because the BOs don't
 795          * get zeroed, and that might leak data between users.
 796          */
 797         bo = vc4_bo_create(dev, args->size, false, VC4_BO_TYPE_V3D);
 798         if (IS_ERR(bo))
 799                 return PTR_ERR(bo);
 800
 801         bo->madv = VC4_MADV_WILLNEED;
 802
 803         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, &bo->base.base, &args->handle);
 804         drm_gem_object_put(&bo->base.base);
 805
 806         return ret;
 807 }
 808
 809 int vc4_mmap_bo_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 810                       struct drm_file *file_priv)
 811 {
 812         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 813         struct drm_vc4_mmap_bo *args = data;
 814         struct drm_gem_object *gem_obj;
 815
 816         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 817                 return -ENODEV;
 818
 819         gem_obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
 820         if (!gem_obj) {
 821                 DRM_DEBUG("Failed to look up GEM BO %d\n", args->handle);
 822                 return -EINVAL;
 823         }
 824
 825         /* The mmap offset was set up at BO allocation time. */
 826         args->offset = drm_vma_node_offset_addr(&gem_obj->vma_node);
 827
 828         drm_gem_object_put(gem_obj);
 829         return 0;
 830 }
 831
 832 int
 833 vc4_create_shader_bo_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 834                            struct drm_file *file_priv)
 835 {
 836         struct drm_vc4_create_shader_bo *args = data;
 837         struct vc4_file *vc4file = file_priv->driver_priv;
 838         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 839         struct vc4_bo *bo = NULL;
 840         int ret;
 841
 842         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 843                 return -ENODEV;
 844
 845         if (args->size == 0)
 846                 return -EINVAL;
 847
 848         if (args->size % sizeof(u64) != 0)
 849                 return -EINVAL;
 850
 851         if (args->flags != 0) {
 852                 DRM_INFO("Unknown flags set: 0x%08x\n", args->flags);
 853                 return -EINVAL;
 854         }
 855
 856         if (args->pad != 0) {
 857                 DRM_INFO("Pad set: 0x%08x\n", args->pad);
 858                 return -EINVAL;
 859         }
 860
 861         ret = vc4_grab_bin_bo(vc4, vc4file);
 862         if (ret)
 863                 return ret;
 864
 865         bo = vc4_bo_create(dev, args->size, true, VC4_BO_TYPE_V3D_SHADER);
 866         if (IS_ERR(bo))
 867                 return PTR_ERR(bo);
 868
 869         bo->madv = VC4_MADV_WILLNEED;
 870
 871         if (copy_from_user(bo->base.vaddr,
 872                              (void __user *)(uintptr_t)args->data,
 873                              args->size)) {
 874                 ret = -EFAULT;
 875                 goto fail;
 876         }
 877         /* Clear the rest of the memory from allocating from the BO
 878          * cache.
 879          */
 880         memset(bo->base.vaddr + args->size, 0,
 881                bo->base.base.size - args->size);
 882
 883         bo->validated_shader = vc4_validate_shader(&bo->base);
 884         if (!bo->validated_shader) {
 885                 ret = -EINVAL;
 886                 goto fail;
 887         }
 888
 889         /* We have to create the handle after validation, to avoid
 890          * races for users to do doing things like mmap the shader BO.
 891          */
 892         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, &bo->base.base, &args->handle);
 893
 894 fail:
 895         drm_gem_object_put(&bo->base.base);
 896
 897         return ret;
 898 }
 899
 900 /**
 901  * vc4_set_tiling_ioctl() - Sets the tiling modifier for a BO.
 902  * @dev: DRM device
 903  * @data: ioctl argument
 904  * @file_priv: DRM file for this fd
 905  *
 906  * The tiling state of the BO decides the default modifier of an fb if
 907  * no specific modifier was set by userspace, and the return value of
 908  * vc4_get_tiling_ioctl() (so that userspace can treat a BO it
 909  * received from dmabuf as the same tiling format as the producer
 910  * used).
 911  */
 912 int vc4_set_tiling_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 913                          struct drm_file *file_priv)
 914 {
 915         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 916         struct drm_vc4_set_tiling *args = data;
 917         struct drm_gem_object *gem_obj;
 918         struct vc4_bo *bo;
 919         bool t_format;
 920
 921         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 922                 return -ENODEV;
 923
 924         if (args->flags != 0)
 925                 return -EINVAL;
 926
 927         switch (args->modifier) {
 928         case DRM_FORMAT_MOD_NONE:
 929                 t_format = false;
 930                 break;
 931         case DRM_FORMAT_MOD_BROADCOM_VC4_T_TILED:
 932                 t_format = true;
 933                 break;
 934         default:
 935                 return -EINVAL;
 936         }
 937
 938         gem_obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
 939         if (!gem_obj) {
 940                 DRM_DEBUG("Failed to look up GEM BO %d\n", args->handle);
 941                 return -ENOENT;
 942         }
 943         bo = to_vc4_bo(gem_obj);
 944         bo->t_format = t_format;
 945
 946         drm_gem_object_put(gem_obj);
 947
 948         return 0;
 949 }
 950
 951 /**
 952  * vc4_get_tiling_ioctl() - Gets the tiling modifier for a BO.
 953  * @dev: DRM device
 954  * @data: ioctl argument
 955  * @file_priv: DRM file for this fd
 956  *
 957  * Returns the tiling modifier for a BO as set by vc4_set_tiling_ioctl().
 958  */
 959 int vc4_get_tiling_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 960                          struct drm_file *file_priv)
 961 {
 962         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
 963         struct drm_vc4_get_tiling *args = data;
 964         struct drm_gem_object *gem_obj;
 965         struct vc4_bo *bo;
 966
 967         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
 968                 return -ENODEV;
 969
 970         if (args->flags != 0 || args->modifier != 0)
 971                 return -EINVAL;
 972
 973         gem_obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
 974         if (!gem_obj) {
 975                 DRM_DEBUG("Failed to look up GEM BO %d\n", args->handle);
 976                 return -ENOENT;
 977         }
 978         bo = to_vc4_bo(gem_obj);
 979
 980         if (bo->t_format)
 981                 args->modifier = DRM_FORMAT_MOD_BROADCOM_VC4_T_TILED;
 982         else
 983                 args->modifier = DRM_FORMAT_MOD_NONE;
 984
 985         drm_gem_object_put(gem_obj);
 986
 987         return 0;
 988 }
 989
 990 int vc4_bo_debugfs_init(struct drm_minor *minor)
 991 {
 992         struct drm_device *drm = minor->dev;
 993         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(drm);
 994
 995         if (!vc4->v3d)
 996                 return -ENODEV;
 997
 998         drm_debugfs_add_file(drm, "bo_stats", vc4_bo_stats_debugfs, NULL);
 999
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 static void vc4_bo_cache_destroy(struct drm_device *dev, void *unused);
1004 int vc4_bo_cache_init(struct drm_device *dev)
1005 {
1006         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
1007         int ret;
1008         int i;
1009
1010         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
1011                 return -ENODEV;
1012
1013         /* Create the initial set of BO labels that the kernel will
1014          * use.  This lets us avoid a bunch of string reallocation in
1015          * the kernel's draw and BO allocation paths.
1016          */
1017         vc4->bo_labels = kcalloc(VC4_BO_TYPE_COUNT, sizeof(*vc4->bo_labels),
1018                                  GFP_KERNEL);
1019         if (!vc4->bo_labels)
1020                 return -ENOMEM;
1021         vc4->num_labels = VC4_BO_TYPE_COUNT;
1022
1023         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(bo_type_names) != VC4_BO_TYPE_COUNT);
1024         for (i = 0; i < VC4_BO_TYPE_COUNT; i++)
1025                 vc4->bo_labels[i].name = bo_type_names[i];
1026
1027         ret = drmm_mutex_init(dev, &vc4->bo_lock);
1028         if (ret) {
1029                 kfree(vc4->bo_labels);
1030                 return ret;
1031         }
1032
1033         INIT_LIST_HEAD(&vc4->bo_cache.time_list);
1034
1035         INIT_WORK(&vc4->bo_cache.time_work, vc4_bo_cache_time_work);
1036         timer_setup(&vc4->bo_cache.time_timer, vc4_bo_cache_time_timer, 0);
1037
1038         return drmm_add_action_or_reset(dev, vc4_bo_cache_destroy, NULL);
1039 }
1040
1041 static void vc4_bo_cache_destroy(struct drm_device *dev, void *unused)
1042 {
1043         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
1044         int i;
1045
1046         del_timer(&vc4->bo_cache.time_timer);
1047         cancel_work_sync(&vc4->bo_cache.time_work);
1048
1049         vc4_bo_cache_purge(dev);
1050
1051         for (i = 0; i < vc4->num_labels; i++) {
1052                 if (vc4->bo_labels[i].num_allocated) {
1053                         drm_err(dev, "Destroying BO cache with %d %s "
1054                                 "BOs still allocated\n",
1055                                 vc4->bo_labels[i].num_allocated,
1056                                 vc4->bo_labels[i].name);
1057                 }
1058
1059                 if (is_user_label(i))
1060                         kfree(vc4->bo_labels[i].name);
1061         }
1062         kfree(vc4->bo_labels);
1063 }
1064
1065 int vc4_label_bo_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
1066                        struct drm_file *file_priv)
1067 {
1068         struct vc4_dev *vc4 = to_vc4_dev(dev);
1069         struct drm_vc4_label_bo *args = data;
1070         char *name;
1071         struct drm_gem_object *gem_obj;
1072         int ret = 0, label;
1073
1074         if (WARN_ON_ONCE(vc4->gen > VC4_GEN_4))
1075                 return -ENODEV;
1076
1077         if (!args->len)
1078                 return -EINVAL;
1079
1080         name = strndup_user(u64_to_user_ptr(args->name), args->len + 1);
1081         if (IS_ERR(name))
1082                 return PTR_ERR(name);
1083
1084         gem_obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
1085         if (!gem_obj) {
1086                 drm_err(dev, "Failed to look up GEM BO %d\n", args->handle);
1087                 kfree(name);
1088                 return -ENOENT;
1089         }
1090
1091         mutex_lock(&vc4->bo_lock);
1092         label = vc4_get_user_label(vc4, name);
1093         if (label != -1)
1094                 vc4_bo_set_label(gem_obj, label);
1095         else
1096                 ret = -ENOMEM;
1097         mutex_unlock(&vc4->bo_lock);
1098
1099         drm_gem_object_put(gem_obj);
1100
1101         return ret;
1102 }