]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - include/drm/ttm/ttm_bo_api.h
drm/ttm: optimize bo_kmap_type values
[~andy/linux] / include / drm / ttm / ttm_bo_api.h
1 /**************************************************************************
2  *
3  * Copyright (c) 2006-2009 VMware, Inc., Palo Alto, CA., USA
4  * All Rights Reserved.
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
7  * copy of this software and associated documentation files (the
8  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
9  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
10  * distribute, sub license, and/or sell copies of the Software, and to
11  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
12  * the following conditions:
13  *
14  * The above copyright notice and this permission notice (including the
15  * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
16  * of the Software.
17  *
18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
21  * THE COPYRIGHT HOLDERS, AUTHORS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM,
22  * DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR
23  * OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE
24  * USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
25  *
26  **************************************************************************/
27 /*
28  * Authors: Thomas Hellstrom <thellstrom-at-vmware-dot-com>
29  */
30
31 #ifndef _TTM_BO_API_H_
32 #define _TTM_BO_API_H_
33
34 #include "drm_hashtab.h"
35 #include <linux/kref.h>
36 #include <linux/list.h>
37 #include <linux/wait.h>
38 #include <linux/mutex.h>
39 #include <linux/mm.h>
40 #include <linux/rbtree.h>
41 #include <linux/bitmap.h>
42
43 struct ttm_bo_device;
44
45 struct drm_mm_node;
46
47 /**
48  * struct ttm_mem_reg
49  *
50  * @mm_node: Memory manager node.
51  * @size: Requested size of memory region.
52  * @num_pages: Actual size of memory region in pages.
53  * @page_alignment: Page alignment.
54  * @placement: Placement flags.
55  *
56  * Structure indicating the placement and space resources used by a
57  * buffer object.
58  */
59
60 struct ttm_mem_reg {
61         struct drm_mm_node *mm_node;
62         unsigned long size;
63         unsigned long num_pages;
64         uint32_t page_alignment;
65         uint32_t mem_type;
66         uint32_t placement;
67 };
68
69 /**
70  * enum ttm_bo_type
71  *
72  * @ttm_bo_type_device: These are 'normal' buffers that can
73  * be mmapped by user space. Each of these bos occupy a slot in the
74  * device address space, that can be used for normal vm operations.
75  *
76  * @ttm_bo_type_user: These are user-space memory areas that are made
77  * available to the GPU by mapping the buffer pages into the GPU aperture
78  * space. These buffers cannot be mmaped from the device address space.
79  *
80  * @ttm_bo_type_kernel: These buffers are like ttm_bo_type_device buffers,
81  * but they cannot be accessed from user-space. For kernel-only use.
82  */
83
84 enum ttm_bo_type {
85         ttm_bo_type_device,
86         ttm_bo_type_user,
87         ttm_bo_type_kernel
88 };
89
90 struct ttm_tt;
91
92 /**
93  * struct ttm_buffer_object
94  *
95  * @bdev: Pointer to the buffer object device structure.
96  * @buffer_start: The virtual user-space start address of ttm_bo_type_user
97  * buffers.
98  * @type: The bo type.
99  * @destroy: Destruction function. If NULL, kfree is used.
100  * @num_pages: Actual number of pages.
101  * @addr_space_offset: Address space offset.
102  * @acc_size: Accounted size for this object.
103  * @kref: Reference count of this buffer object. When this refcount reaches
104  * zero, the object is put on the delayed delete list.
105  * @list_kref: List reference count of this buffer object. This member is
106  * used to avoid destruction while the buffer object is still on a list.
107  * Lru lists may keep one refcount, the delayed delete list, and kref != 0
108  * keeps one refcount. When this refcount reaches zero,
109  * the object is destroyed.
110  * @event_queue: Queue for processes waiting on buffer object status change.
111  * @lock: spinlock protecting mostly synchronization members.
112  * @proposed_placement: Proposed placement for the buffer. Changed only by the
113  * creator prior to validation as opposed to bo->mem.proposed_flags which is
114  * changed by the implementation prior to a buffer move if it wants to outsmart
115  * the buffer creator / user. This latter happens, for example, at eviction.
116  * @mem: structure describing current placement.
117  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
118  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
119  * holds a pointer to a persistant shmem object.
120  * @ttm: TTM structure holding system pages.
121  * @evicted: Whether the object was evicted without user-space knowing.
122  * @cpu_writes: For synchronization. Number of cpu writers.
123  * @lru: List head for the lru list.
124  * @ddestroy: List head for the delayed destroy list.
125  * @swap: List head for swap LRU list.
126  * @val_seq: Sequence of the validation holding the @reserved lock.
127  * Used to avoid starvation when many processes compete to validate the
128  * buffer. This member is protected by the bo_device::lru_lock.
129  * @seq_valid: The value of @val_seq is valid. This value is protected by
130  * the bo_device::lru_lock.
131  * @reserved: Deadlock-free lock used for synchronization state transitions.
132  * @sync_obj_arg: Opaque argument to synchronization object function.
133  * @sync_obj: Pointer to a synchronization object.
134  * @priv_flags: Flags describing buffer object internal state.
135  * @vm_rb: Rb node for the vm rb tree.
136  * @vm_node: Address space manager node.
137  * @offset: The current GPU offset, which can have different meanings
138  * depending on the memory type. For SYSTEM type memory, it should be 0.
139  * @cur_placement: Hint of current placement.
140  *
141  * Base class for TTM buffer object, that deals with data placement and CPU
142  * mappings. GPU mappings are really up to the driver, but for simpler GPUs
143  * the driver can usually use the placement offset @offset directly as the
144  * GPU virtual address. For drivers implementing multiple
145  * GPU memory manager contexts, the driver should manage the address space
146  * in these contexts separately and use these objects to get the correct
147  * placement and caching for these GPU maps. This makes it possible to use
148  * these objects for even quite elaborate memory management schemes.
149  * The destroy member, the API visibility of this object makes it possible
150  * to derive driver specific types.
151  */
152
153 struct ttm_buffer_object {
154         /**
155          * Members constant at init.
156          */
157
158         struct ttm_bo_device *bdev;
159         unsigned long buffer_start;
160         enum ttm_bo_type type;
161         void (*destroy) (struct ttm_buffer_object *);
162         unsigned long num_pages;
163         uint64_t addr_space_offset;
164         size_t acc_size;
165
166         /**
167         * Members not needing protection.
168         */
169
170         struct kref kref;
171         struct kref list_kref;
172         wait_queue_head_t event_queue;
173         spinlock_t lock;
174
175         /**
176          * Members protected by the bo::reserved lock.
177          */
178
179         uint32_t proposed_placement;
180         struct ttm_mem_reg mem;
181         struct file *persistant_swap_storage;
182         struct ttm_tt *ttm;
183         bool evicted;
184
185         /**
186          * Members protected by the bo::reserved lock only when written to.
187          */
188
189         atomic_t cpu_writers;
190
191         /**
192          * Members protected by the bdev::lru_lock.
193          */
194
195         struct list_head lru;
196         struct list_head ddestroy;
197         struct list_head swap;
198         uint32_t val_seq;
199         bool seq_valid;
200
201         /**
202          * Members protected by the bdev::lru_lock
203          * only when written to.
204          */
205
206         atomic_t reserved;
207
208
209         /**
210          * Members protected by the bo::lock
211          */
212
213         void *sync_obj_arg;
214         void *sync_obj;
215         unsigned long priv_flags;
216
217         /**
218          * Members protected by the bdev::vm_lock
219          */
220
221         struct rb_node vm_rb;
222         struct drm_mm_node *vm_node;
223
224
225         /**
226          * Special members that are protected by the reserve lock
227          * and the bo::lock when written to. Can be read with
228          * either of these locks held.
229          */
230
231         unsigned long offset;
232         uint32_t cur_placement;
233 };
234
235 /**
236  * struct ttm_bo_kmap_obj
237  *
238  * @virtual: The current kernel virtual address.
239  * @page: The page when kmap'ing a single page.
240  * @bo_kmap_type: Type of bo_kmap.
241  *
242  * Object describing a kernel mapping. Since a TTM bo may be located
243  * in various memory types with various caching policies, the
244  * mapping can either be an ioremap, a vmap, a kmap or part of a
245  * premapped region.
246  */
247
248 #define TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK 0x80
249 struct ttm_bo_kmap_obj {
250         void *virtual;
251         struct page *page;
252         enum {
253                 ttm_bo_map_iomap        = 1 | TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK,
254                 ttm_bo_map_vmap         = 2,
255                 ttm_bo_map_kmap         = 3,
256                 ttm_bo_map_premapped    = 4 | TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK,
257         } bo_kmap_type;
258 };
259
260 /**
261  * ttm_bo_reference - reference a struct ttm_buffer_object
262  *
263  * @bo: The buffer object.
264  *
265  * Returns a refcounted pointer to a buffer object.
266  */
267
268 static inline struct ttm_buffer_object *
269 ttm_bo_reference(struct ttm_buffer_object *bo)
270 {
271         kref_get(&bo->kref);
272         return bo;
273 }
274
275 /**
276  * ttm_bo_wait - wait for buffer idle.
277  *
278  * @bo:  The buffer object.
279  * @interruptible:  Use interruptible wait.
280  * @no_wait:  Return immediately if buffer is busy.
281  *
282  * This function must be called with the bo::mutex held, and makes
283  * sure any previous rendering to the buffer is completed.
284  * Note: It might be necessary to block validations before the
285  * wait by reserving the buffer.
286  * Returns -EBUSY if no_wait is true and the buffer is busy.
287  * Returns -ERESTART if interrupted by a signal.
288  */
289 extern int ttm_bo_wait(struct ttm_buffer_object *bo, bool lazy,
290                        bool interruptible, bool no_wait);
291 /**
292  * ttm_buffer_object_validate
293  *
294  * @bo: The buffer object.
295  * @proposed_placement: Proposed_placement for the buffer object.
296  * @interruptible: Sleep interruptible if sleeping.
297  * @no_wait: Return immediately if the buffer is busy.
298  *
299  * Changes placement and caching policy of the buffer object
300  * according to bo::proposed_flags.
301  * Returns
302  * -EINVAL on invalid proposed_flags.
303  * -ENOMEM on out-of-memory condition.
304  * -EBUSY if no_wait is true and buffer busy.
305  * -ERESTART if interrupted by a signal.
306  */
307 extern int ttm_buffer_object_validate(struct ttm_buffer_object *bo,
308                                       uint32_t proposed_placement,
309                                       bool interruptible, bool no_wait);
310 /**
311  * ttm_bo_unref
312  *
313  * @bo: The buffer object.
314  *
315  * Unreference and clear a pointer to a buffer object.
316  */
317 extern void ttm_bo_unref(struct ttm_buffer_object **bo);
318
319 /**
320  * ttm_bo_synccpu_write_grab
321  *
322  * @bo: The buffer object:
323  * @no_wait: Return immediately if buffer is busy.
324  *
325  * Synchronizes a buffer object for CPU RW access. This means
326  * blocking command submission that affects the buffer and
327  * waiting for buffer idle. This lock is recursive.
328  * Returns
329  * -EBUSY if the buffer is busy and no_wait is true.
330  * -ERESTART if interrupted by a signal.
331  */
332
333 extern int
334 ttm_bo_synccpu_write_grab(struct ttm_buffer_object *bo, bool no_wait);
335 /**
336  * ttm_bo_synccpu_write_release:
337  *
338  * @bo : The buffer object.
339  *
340  * Releases a synccpu lock.
341  */
342 extern void ttm_bo_synccpu_write_release(struct ttm_buffer_object *bo);
343
344 /**
345  * ttm_buffer_object_init
346  *
347  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
348  * @bo: Pointer to a ttm_buffer_object to be initialized.
349  * @size: Requested size of buffer object.
350  * @type: Requested type of buffer object.
351  * @flags: Initial placement flags.
352  * @page_alignment: Data alignment in pages.
353  * @buffer_start: Virtual address of user space data backing a
354  * user buffer object.
355  * @interruptible: If needing to sleep to wait for GPU resources,
356  * sleep interruptible.
357  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
358  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
359  * holds a pointer to a persistant shmem object. Typically, this would
360  * point to the shmem object backing a GEM object if TTM is used to back a
361  * GEM user interface.
362  * @acc_size: Accounted size for this object.
363  * @destroy: Destroy function. Use NULL for kfree().
364  *
365  * This function initializes a pre-allocated struct ttm_buffer_object.
366  * As this object may be part of a larger structure, this function,
367  * together with the @destroy function,
368  * enables driver-specific objects derived from a ttm_buffer_object.
369  * On successful return, the object kref and list_kref are set to 1.
370  * Returns
371  * -ENOMEM: Out of memory.
372  * -EINVAL: Invalid placement flags.
373  * -ERESTART: Interrupted by signal while sleeping waiting for resources.
374  */
375
376 extern int ttm_buffer_object_init(struct ttm_bo_device *bdev,
377                                   struct ttm_buffer_object *bo,
378                                   unsigned long size,
379                                   enum ttm_bo_type type,
380                                   uint32_t flags,
381                                   uint32_t page_alignment,
382                                   unsigned long buffer_start,
383                                   bool interrubtible,
384                                   struct file *persistant_swap_storage,
385                                   size_t acc_size,
386                                   void (*destroy) (struct ttm_buffer_object *));
387 /**
388  * ttm_bo_synccpu_object_init
389  *
390  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
391  * @bo: Pointer to a ttm_buffer_object to be initialized.
392  * @size: Requested size of buffer object.
393  * @type: Requested type of buffer object.
394  * @flags: Initial placement flags.
395  * @page_alignment: Data alignment in pages.
396  * @buffer_start: Virtual address of user space data backing a
397  * user buffer object.
398  * @interruptible: If needing to sleep while waiting for GPU resources,
399  * sleep interruptible.
400  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
401  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
402  * holds a pointer to a persistant shmem object. Typically, this would
403  * point to the shmem object backing a GEM object if TTM is used to back a
404  * GEM user interface.
405  * @p_bo: On successful completion *p_bo points to the created object.
406  *
407  * This function allocates a ttm_buffer_object, and then calls
408  * ttm_buffer_object_init on that object.
409  * The destroy function is set to kfree().
410  * Returns
411  * -ENOMEM: Out of memory.
412  * -EINVAL: Invalid placement flags.
413  * -ERESTART: Interrupted by signal while waiting for resources.
414  */
415
416 extern int ttm_buffer_object_create(struct ttm_bo_device *bdev,
417                                     unsigned long size,
418                                     enum ttm_bo_type type,
419                                     uint32_t flags,
420                                     uint32_t page_alignment,
421                                     unsigned long buffer_start,
422                                     bool interruptible,
423                                     struct file *persistant_swap_storage,
424                                     struct ttm_buffer_object **p_bo);
425
426 /**
427  * ttm_bo_check_placement
428  *
429  * @bo: the buffer object.
430  * @set_flags: placement flags to set.
431  * @clr_flags: placement flags to clear.
432  *
433  * Performs minimal validity checking on an intended change of
434  * placement flags.
435  * Returns
436  * -EINVAL: Intended change is invalid or not allowed.
437  */
438
439 extern int ttm_bo_check_placement(struct ttm_buffer_object *bo,
440                                   uint32_t set_flags, uint32_t clr_flags);
441
442 /**
443  * ttm_bo_init_mm
444  *
445  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
446  * @mem_type: The memory type.
447  * @p_offset: offset for managed area in pages.
448  * @p_size: size managed area in pages.
449  *
450  * Initialize a manager for a given memory type.
451  * Note: if part of driver firstopen, it must be protected from a
452  * potentially racing lastclose.
453  * Returns:
454  * -EINVAL: invalid size or memory type.
455  * -ENOMEM: Not enough memory.
456  * May also return driver-specified errors.
457  */
458
459 extern int ttm_bo_init_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned type,
460                           unsigned long p_offset, unsigned long p_size);
461 /**
462  * ttm_bo_clean_mm
463  *
464  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
465  * @mem_type: The memory type.
466  *
467  * Take down a manager for a given memory type after first walking
468  * the LRU list to evict any buffers left alive.
469  *
470  * Normally, this function is part of lastclose() or unload(), and at that
471  * point there shouldn't be any buffers left created by user-space, since
472  * there should've been removed by the file descriptor release() method.
473  * However, before this function is run, make sure to signal all sync objects,
474  * and verify that the delayed delete queue is empty. The driver must also
475  * make sure that there are no NO_EVICT buffers present in this memory type
476  * when the call is made.
477  *
478  * If this function is part of a VT switch, the caller must make sure that
479  * there are no appications currently validating buffers before this
480  * function is called. The caller can do that by first taking the
481  * struct ttm_bo_device::ttm_lock in write mode.
482  *
483  * Returns:
484  * -EINVAL: invalid or uninitialized memory type.
485  * -EBUSY: There are still buffers left in this memory type.
486  */
487
488 extern int ttm_bo_clean_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned mem_type);
489
490 /**
491  * ttm_bo_evict_mm
492  *
493  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
494  * @mem_type: The memory type.
495  *
496  * Evicts all buffers on the lru list of the memory type.
497  * This is normally part of a VT switch or an
498  * out-of-memory-space-due-to-fragmentation handler.
499  * The caller must make sure that there are no other processes
500  * currently validating buffers, and can do that by taking the
501  * struct ttm_bo_device::ttm_lock in write mode.
502  *
503  * Returns:
504  * -EINVAL: Invalid or uninitialized memory type.
505  * -ERESTART: The call was interrupted by a signal while waiting to
506  * evict a buffer.
507  */
508
509 extern int ttm_bo_evict_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned mem_type);
510
511 /**
512  * ttm_kmap_obj_virtual
513  *
514  * @map: A struct ttm_bo_kmap_obj returned from ttm_bo_kmap.
515  * @is_iomem: Pointer to an integer that on return indicates 1 if the
516  * virtual map is io memory, 0 if normal memory.
517  *
518  * Returns the virtual address of a buffer object area mapped by ttm_bo_kmap.
519  * If *is_iomem is 1 on return, the virtual address points to an io memory area,
520  * that should strictly be accessed by the iowriteXX() and similar functions.
521  */
522
523 static inline void *ttm_kmap_obj_virtual(struct ttm_bo_kmap_obj *map,
524                                          bool *is_iomem)
525 {
526         *is_iomem = !!(map->bo_kmap_type & TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK);
527         return map->virtual;
528 }
529
530 /**
531  * ttm_bo_kmap
532  *
533  * @bo: The buffer object.
534  * @start_page: The first page to map.
535  * @num_pages: Number of pages to map.
536  * @map: pointer to a struct ttm_bo_kmap_obj representing the map.
537  *
538  * Sets up a kernel virtual mapping, using ioremap, vmap or kmap to the
539  * data in the buffer object. The ttm_kmap_obj_virtual function can then be
540  * used to obtain a virtual address to the data.
541  *
542  * Returns
543  * -ENOMEM: Out of memory.
544  * -EINVAL: Invalid range.
545  */
546
547 extern int ttm_bo_kmap(struct ttm_buffer_object *bo, unsigned long start_page,
548                        unsigned long num_pages, struct ttm_bo_kmap_obj *map);
549
550 /**
551  * ttm_bo_kunmap
552  *
553  * @map: Object describing the map to unmap.
554  *
555  * Unmaps a kernel map set up by ttm_bo_kmap.
556  */
557
558 extern void ttm_bo_kunmap(struct ttm_bo_kmap_obj *map);
559
560 #if 0
561 #endif
562
563 /**
564  * ttm_fbdev_mmap - mmap fbdev memory backed by a ttm buffer object.
565  *
566  * @vma:       vma as input from the fbdev mmap method.
567  * @bo:        The bo backing the address space. The address space will
568  * have the same size as the bo, and start at offset 0.
569  *
570  * This function is intended to be called by the fbdev mmap method
571  * if the fbdev address space is to be backed by a bo.
572  */
573
574 extern int ttm_fbdev_mmap(struct vm_area_struct *vma,
575                           struct ttm_buffer_object *bo);
576
577 /**
578  * ttm_bo_mmap - mmap out of the ttm device address space.
579  *
580  * @filp:      filp as input from the mmap method.
581  * @vma:       vma as input from the mmap method.
582  * @bdev:      Pointer to the ttm_bo_device with the address space manager.
583  *
584  * This function is intended to be called by the device mmap method.
585  * if the device address space is to be backed by the bo manager.
586  */
587
588 extern int ttm_bo_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma,
589                        struct ttm_bo_device *bdev);
590
591 /**
592  * ttm_bo_io
593  *
594  * @bdev:      Pointer to the struct ttm_bo_device.
595  * @filp:      Pointer to the struct file attempting to read / write.
596  * @wbuf:      User-space pointer to address of buffer to write. NULL on read.
597  * @rbuf:      User-space pointer to address of buffer to read into.
598  * Null on write.
599  * @count:     Number of bytes to read / write.
600  * @f_pos:     Pointer to current file position.
601  * @write:     1 for read, 0 for write.
602  *
603  * This function implements read / write into ttm buffer objects, and is
604  * intended to
605  * be called from the fops::read and fops::write method.
606  * Returns:
607  * See man (2) write, man(2) read. In particular,
608  * the function may return -EINTR if
609  * interrupted by a signal.
610  */
611
612 extern ssize_t ttm_bo_io(struct ttm_bo_device *bdev, struct file *filp,
613                          const char __user *wbuf, char __user *rbuf,
614                          size_t count, loff_t *f_pos, bool write);
615
616 extern void ttm_bo_swapout_all(struct ttm_bo_device *bdev);
617
618 #endif