drm/i915: Amalgamate gen6_mm_switch() and vgpu_mm_switch()
[cascardo/linux.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_guc_submission.c
1 /*
2  * Copyright © 2014 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  */
24 #include <linux/firmware.h>
25 #include <linux/circ_buf.h>
26 #include "i915_drv.h"
27 #include "intel_guc.h"
28
29 /**
30  * DOC: GuC-based command submission
31  *
32  * i915_guc_client:
33  * We use the term client to avoid confusion with contexts. A i915_guc_client is
34  * equivalent to GuC object guc_context_desc. This context descriptor is
35  * allocated from a pool of 1024 entries. Kernel driver will allocate doorbell
36  * and workqueue for it. Also the process descriptor (guc_process_desc), which
37  * is mapped to client space. So the client can write Work Item then ring the
38  * doorbell.
39  *
40  * To simplify the implementation, we allocate one gem object that contains all
41  * pages for doorbell, process descriptor and workqueue.
42  *
43  * The Scratch registers:
44  * There are 16 MMIO-based registers start from 0xC180. The kernel driver writes
45  * a value to the action register (SOFT_SCRATCH_0) along with any data. It then
46  * triggers an interrupt on the GuC via another register write (0xC4C8).
47  * Firmware writes a success/fail code back to the action register after
48  * processes the request. The kernel driver polls waiting for this update and
49  * then proceeds.
50  * See host2guc_action()
51  *
52  * Doorbells:
53  * Doorbells are interrupts to uKernel. A doorbell is a single cache line (QW)
54  * mapped into process space.
55  *
56  * Work Items:
57  * There are several types of work items that the host may place into a
58  * workqueue, each with its own requirements and limitations. Currently only
59  * WQ_TYPE_INORDER is needed to support legacy submission via GuC, which
60  * represents in-order queue. The kernel driver packs ring tail pointer and an
61  * ELSP context descriptor dword into Work Item.
62  * See guc_add_workqueue_item()
63  *
64  */
65
66 /*
67  * Read GuC command/status register (SOFT_SCRATCH_0)
68  * Return true if it contains a response rather than a command
69  */
70 static inline bool host2guc_action_response(struct drm_i915_private *dev_priv,
71                                             u32 *status)
72 {
73         u32 val = I915_READ(SOFT_SCRATCH(0));
74         *status = val;
75         return GUC2HOST_IS_RESPONSE(val);
76 }
77
78 static int host2guc_action(struct intel_guc *guc, u32 *data, u32 len)
79 {
80         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
81         u32 status;
82         int i;
83         int ret;
84
85         if (WARN_ON(len < 1 || len > 15))
86                 return -EINVAL;
87
88         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
89
90         dev_priv->guc.action_count += 1;
91         dev_priv->guc.action_cmd = data[0];
92
93         for (i = 0; i < len; i++)
94                 I915_WRITE(SOFT_SCRATCH(i), data[i]);
95
96         POSTING_READ(SOFT_SCRATCH(i - 1));
97
98         I915_WRITE(HOST2GUC_INTERRUPT, HOST2GUC_TRIGGER);
99
100         /* No HOST2GUC command should take longer than 10ms */
101         ret = wait_for_atomic(host2guc_action_response(dev_priv, &status), 10);
102         if (status != GUC2HOST_STATUS_SUCCESS) {
103                 /*
104                  * Either the GuC explicitly returned an error (which
105                  * we convert to -EIO here) or no response at all was
106                  * received within the timeout limit (-ETIMEDOUT)
107                  */
108                 if (ret != -ETIMEDOUT)
109                         ret = -EIO;
110
111                 DRM_ERROR("GUC: host2guc action 0x%X failed. ret=%d "
112                                 "status=0x%08X response=0x%08X\n",
113                                 data[0], ret, status,
114                                 I915_READ(SOFT_SCRATCH(15)));
115
116                 dev_priv->guc.action_fail += 1;
117                 dev_priv->guc.action_err = ret;
118         }
119         dev_priv->guc.action_status = status;
120
121         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
122
123         return ret;
124 }
125
126 /*
127  * Tell the GuC to allocate or deallocate a specific doorbell
128  */
129
130 static int host2guc_allocate_doorbell(struct intel_guc *guc,
131                                       struct i915_guc_client *client)
132 {
133         u32 data[2];
134
135         data[0] = HOST2GUC_ACTION_ALLOCATE_DOORBELL;
136         data[1] = client->ctx_index;
137
138         return host2guc_action(guc, data, 2);
139 }
140
141 static int host2guc_release_doorbell(struct intel_guc *guc,
142                                      struct i915_guc_client *client)
143 {
144         u32 data[2];
145
146         data[0] = HOST2GUC_ACTION_DEALLOCATE_DOORBELL;
147         data[1] = client->ctx_index;
148
149         return host2guc_action(guc, data, 2);
150 }
151
152 static int host2guc_sample_forcewake(struct intel_guc *guc,
153                                      struct i915_guc_client *client)
154 {
155         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
156         u32 data[2];
157
158         data[0] = HOST2GUC_ACTION_SAMPLE_FORCEWAKE;
159         /* WaRsDisableCoarsePowerGating:skl,bxt */
160         if (!intel_enable_rc6() || NEEDS_WaRsDisableCoarsePowerGating(dev_priv))
161                 data[1] = 0;
162         else
163                 /* bit 0 and 1 are for Render and Media domain separately */
164                 data[1] = GUC_FORCEWAKE_RENDER | GUC_FORCEWAKE_MEDIA;
165
166         return host2guc_action(guc, data, ARRAY_SIZE(data));
167 }
168
169 /*
170  * Initialise, update, or clear doorbell data shared with the GuC
171  *
172  * These functions modify shared data and so need access to the mapped
173  * client object which contains the page being used for the doorbell
174  */
175
176 static int guc_update_doorbell_id(struct intel_guc *guc,
177                                   struct i915_guc_client *client,
178                                   u16 new_id)
179 {
180         struct sg_table *sg = guc->ctx_pool_obj->pages;
181         void *doorbell_bitmap = guc->doorbell_bitmap;
182         struct guc_doorbell_info *doorbell;
183         struct guc_context_desc desc;
184         size_t len;
185
186         doorbell = client->client_base + client->doorbell_offset;
187
188         if (client->doorbell_id != GUC_INVALID_DOORBELL_ID &&
189             test_bit(client->doorbell_id, doorbell_bitmap)) {
190                 /* Deactivate the old doorbell */
191                 doorbell->db_status = GUC_DOORBELL_DISABLED;
192                 (void)host2guc_release_doorbell(guc, client);
193                 __clear_bit(client->doorbell_id, doorbell_bitmap);
194         }
195
196         /* Update the GuC's idea of the doorbell ID */
197         len = sg_pcopy_to_buffer(sg->sgl, sg->nents, &desc, sizeof(desc),
198                              sizeof(desc) * client->ctx_index);
199         if (len != sizeof(desc))
200                 return -EFAULT;
201         desc.db_id = new_id;
202         len = sg_pcopy_from_buffer(sg->sgl, sg->nents, &desc, sizeof(desc),
203                              sizeof(desc) * client->ctx_index);
204         if (len != sizeof(desc))
205                 return -EFAULT;
206
207         client->doorbell_id = new_id;
208         if (new_id == GUC_INVALID_DOORBELL_ID)
209                 return 0;
210
211         /* Activate the new doorbell */
212         __set_bit(new_id, doorbell_bitmap);
213         doorbell->cookie = 0;
214         doorbell->db_status = GUC_DOORBELL_ENABLED;
215         return host2guc_allocate_doorbell(guc, client);
216 }
217
218 static int guc_init_doorbell(struct intel_guc *guc,
219                               struct i915_guc_client *client,
220                               uint16_t db_id)
221 {
222         return guc_update_doorbell_id(guc, client, db_id);
223 }
224
225 static void guc_disable_doorbell(struct intel_guc *guc,
226                                  struct i915_guc_client *client)
227 {
228         (void)guc_update_doorbell_id(guc, client, GUC_INVALID_DOORBELL_ID);
229
230         /* XXX: wait for any interrupts */
231         /* XXX: wait for workqueue to drain */
232 }
233
234 static uint16_t
235 select_doorbell_register(struct intel_guc *guc, uint32_t priority)
236 {
237         /*
238          * The bitmap tracks which doorbell registers are currently in use.
239          * It is split into two halves; the first half is used for normal
240          * priority contexts, the second half for high-priority ones.
241          * Note that logically higher priorities are numerically less than
242          * normal ones, so the test below means "is it high-priority?"
243          */
244         const bool hi_pri = (priority <= GUC_CTX_PRIORITY_HIGH);
245         const uint16_t half = GUC_MAX_DOORBELLS / 2;
246         const uint16_t start = hi_pri ? half : 0;
247         const uint16_t end = start + half;
248         uint16_t id;
249
250         id = find_next_zero_bit(guc->doorbell_bitmap, end, start);
251         if (id == end)
252                 id = GUC_INVALID_DOORBELL_ID;
253
254         DRM_DEBUG_DRIVER("assigned %s priority doorbell id 0x%x\n",
255                         hi_pri ? "high" : "normal", id);
256
257         return id;
258 }
259
260 /*
261  * Select, assign and relase doorbell cachelines
262  *
263  * These functions track which doorbell cachelines are in use.
264  * The data they manipulate is protected by the host2guc lock.
265  */
266
267 static uint32_t select_doorbell_cacheline(struct intel_guc *guc)
268 {
269         const uint32_t cacheline_size = cache_line_size();
270         uint32_t offset;
271
272         /* Doorbell uses a single cache line within a page */
273         offset = offset_in_page(guc->db_cacheline);
274
275         /* Moving to next cache line to reduce contention */
276         guc->db_cacheline += cacheline_size;
277
278         DRM_DEBUG_DRIVER("selected doorbell cacheline 0x%x, next 0x%x, linesize %u\n",
279                         offset, guc->db_cacheline, cacheline_size);
280
281         return offset;
282 }
283
284 /*
285  * Initialise the process descriptor shared with the GuC firmware.
286  */
287 static void guc_init_proc_desc(struct intel_guc *guc,
288                                struct i915_guc_client *client)
289 {
290         struct guc_process_desc *desc;
291
292         desc = client->client_base + client->proc_desc_offset;
293
294         memset(desc, 0, sizeof(*desc));
295
296         /*
297          * XXX: pDoorbell and WQVBaseAddress are pointers in process address
298          * space for ring3 clients (set them as in mmap_ioctl) or kernel
299          * space for kernel clients (map on demand instead? May make debug
300          * easier to have it mapped).
301          */
302         desc->wq_base_addr = 0;
303         desc->db_base_addr = 0;
304
305         desc->context_id = client->ctx_index;
306         desc->wq_size_bytes = client->wq_size;
307         desc->wq_status = WQ_STATUS_ACTIVE;
308         desc->priority = client->priority;
309 }
310
311 /*
312  * Initialise/clear the context descriptor shared with the GuC firmware.
313  *
314  * This descriptor tells the GuC where (in GGTT space) to find the important
315  * data structures relating to this client (doorbell, process descriptor,
316  * write queue, etc).
317  */
318
319 static void guc_init_ctx_desc(struct intel_guc *guc,
320                               struct i915_guc_client *client)
321 {
322         struct drm_i915_gem_object *client_obj = client->client_obj;
323         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
324         struct intel_engine_cs *engine;
325         struct i915_gem_context *ctx = client->owner;
326         struct guc_context_desc desc;
327         struct sg_table *sg;
328         u32 gfx_addr;
329
330         memset(&desc, 0, sizeof(desc));
331
332         desc.attribute = GUC_CTX_DESC_ATTR_ACTIVE | GUC_CTX_DESC_ATTR_KERNEL;
333         desc.context_id = client->ctx_index;
334         desc.priority = client->priority;
335         desc.db_id = client->doorbell_id;
336
337         for_each_engine(engine, dev_priv) {
338                 struct intel_context *ce = &ctx->engine[engine->id];
339                 struct guc_execlist_context *lrc = &desc.lrc[engine->guc_id];
340                 struct drm_i915_gem_object *obj;
341
342                 /* TODO: We have a design issue to be solved here. Only when we
343                  * receive the first batch, we know which engine is used by the
344                  * user. But here GuC expects the lrc and ring to be pinned. It
345                  * is not an issue for default context, which is the only one
346                  * for now who owns a GuC client. But for future owner of GuC
347                  * client, need to make sure lrc is pinned prior to enter here.
348                  */
349                 if (!ce->state)
350                         break;  /* XXX: continue? */
351
352                 lrc->context_desc = lower_32_bits(ce->lrc_desc);
353
354                 /* The state page is after PPHWSP */
355                 gfx_addr = i915_gem_obj_ggtt_offset(ce->state);
356                 lrc->ring_lcra = gfx_addr + LRC_STATE_PN * PAGE_SIZE;
357                 lrc->context_id = (client->ctx_index << GUC_ELC_CTXID_OFFSET) |
358                                 (engine->guc_id << GUC_ELC_ENGINE_OFFSET);
359
360                 obj = ce->ringbuf->obj;
361                 gfx_addr = i915_gem_obj_ggtt_offset(obj);
362
363                 lrc->ring_begin = gfx_addr;
364                 lrc->ring_end = gfx_addr + obj->base.size - 1;
365                 lrc->ring_next_free_location = gfx_addr;
366                 lrc->ring_current_tail_pointer_value = 0;
367
368                 desc.engines_used |= (1 << engine->guc_id);
369         }
370
371         WARN_ON(desc.engines_used == 0);
372
373         /*
374          * The doorbell, process descriptor, and workqueue are all parts
375          * of the client object, which the GuC will reference via the GGTT
376          */
377         gfx_addr = i915_gem_obj_ggtt_offset(client_obj);
378         desc.db_trigger_phy = sg_dma_address(client_obj->pages->sgl) +
379                                 client->doorbell_offset;
380         desc.db_trigger_cpu = (uintptr_t)client->client_base +
381                                 client->doorbell_offset;
382         desc.db_trigger_uk = gfx_addr + client->doorbell_offset;
383         desc.process_desc = gfx_addr + client->proc_desc_offset;
384         desc.wq_addr = gfx_addr + client->wq_offset;
385         desc.wq_size = client->wq_size;
386
387         /*
388          * XXX: Take LRCs from an existing context if this is not an
389          * IsKMDCreatedContext client
390          */
391         desc.desc_private = (uintptr_t)client;
392
393         /* Pool context is pinned already */
394         sg = guc->ctx_pool_obj->pages;
395         sg_pcopy_from_buffer(sg->sgl, sg->nents, &desc, sizeof(desc),
396                              sizeof(desc) * client->ctx_index);
397 }
398
399 static void guc_fini_ctx_desc(struct intel_guc *guc,
400                               struct i915_guc_client *client)
401 {
402         struct guc_context_desc desc;
403         struct sg_table *sg;
404
405         memset(&desc, 0, sizeof(desc));
406
407         sg = guc->ctx_pool_obj->pages;
408         sg_pcopy_from_buffer(sg->sgl, sg->nents, &desc, sizeof(desc),
409                              sizeof(desc) * client->ctx_index);
410 }
411
412 /**
413  * i915_guc_wq_check_space() - check that the GuC can accept a request
414  * @request:    request associated with the commands
415  *
416  * Return:      0 if space is available
417  *              -EAGAIN if space is not currently available
418  *
419  * This function must be called (and must return 0) before a request
420  * is submitted to the GuC via i915_guc_submit() below. Once a result
421  * of 0 has been returned, it remains valid until (but only until)
422  * the next call to submit().
423  *
424  * This precheck allows the caller to determine in advance that space
425  * will be available for the next submission before committing resources
426  * to it, and helps avoid late failures with complicated recovery paths.
427  */
428 int i915_guc_wq_check_space(struct drm_i915_gem_request *request)
429 {
430         const size_t wqi_size = sizeof(struct guc_wq_item);
431         struct i915_guc_client *gc = request->i915->guc.execbuf_client;
432         struct guc_process_desc *desc;
433         u32 freespace;
434
435         GEM_BUG_ON(gc == NULL);
436
437         desc = gc->client_base + gc->proc_desc_offset;
438
439         freespace = CIRC_SPACE(gc->wq_tail, desc->head, gc->wq_size);
440         if (likely(freespace >= wqi_size))
441                 return 0;
442
443         gc->no_wq_space += 1;
444
445         return -EAGAIN;
446 }
447
448 static void guc_add_workqueue_item(struct i915_guc_client *gc,
449                                    struct drm_i915_gem_request *rq)
450 {
451         /* wqi_len is in DWords, and does not include the one-word header */
452         const size_t wqi_size = sizeof(struct guc_wq_item);
453         const u32 wqi_len = wqi_size/sizeof(u32) - 1;
454         struct guc_process_desc *desc;
455         struct guc_wq_item *wqi;
456         void *base;
457         u32 freespace, tail, wq_off, wq_page;
458
459         desc = gc->client_base + gc->proc_desc_offset;
460
461         /* Free space is guaranteed, see i915_guc_wq_check_space() above */
462         freespace = CIRC_SPACE(gc->wq_tail, desc->head, gc->wq_size);
463         GEM_BUG_ON(freespace < wqi_size);
464
465         /* The GuC firmware wants the tail index in QWords, not bytes */
466         tail = rq->tail;
467         GEM_BUG_ON(tail & 7);
468         tail >>= 3;
469         GEM_BUG_ON(tail > WQ_RING_TAIL_MAX);
470
471         /* For now workqueue item is 4 DWs; workqueue buffer is 2 pages. So we
472          * should not have the case where structure wqi is across page, neither
473          * wrapped to the beginning. This simplifies the implementation below.
474          *
475          * XXX: if not the case, we need save data to a temp wqi and copy it to
476          * workqueue buffer dw by dw.
477          */
478         BUILD_BUG_ON(wqi_size != 16);
479
480         /* postincrement WQ tail for next time */
481         wq_off = gc->wq_tail;
482         gc->wq_tail += wqi_size;
483         gc->wq_tail &= gc->wq_size - 1;
484         GEM_BUG_ON(wq_off & (wqi_size - 1));
485
486         /* WQ starts from the page after doorbell / process_desc */
487         wq_page = (wq_off + GUC_DB_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
488         wq_off &= PAGE_SIZE - 1;
489         base = kmap_atomic(i915_gem_object_get_page(gc->client_obj, wq_page));
490         wqi = (struct guc_wq_item *)((char *)base + wq_off);
491
492         /* Now fill in the 4-word work queue item */
493         wqi->header = WQ_TYPE_INORDER |
494                         (wqi_len << WQ_LEN_SHIFT) |
495                         (rq->engine->guc_id << WQ_TARGET_SHIFT) |
496                         WQ_NO_WCFLUSH_WAIT;
497
498         /* The GuC wants only the low-order word of the context descriptor */
499         wqi->context_desc = (u32)intel_lr_context_descriptor(rq->ctx,
500                                                              rq->engine);
501
502         wqi->ring_tail = tail << WQ_RING_TAIL_SHIFT;
503         wqi->fence_id = rq->seqno;
504
505         kunmap_atomic(base);
506 }
507
508 static int guc_ring_doorbell(struct i915_guc_client *gc)
509 {
510         struct guc_process_desc *desc;
511         union guc_doorbell_qw db_cmp, db_exc, db_ret;
512         union guc_doorbell_qw *db;
513         int attempt = 2, ret = -EAGAIN;
514
515         desc = gc->client_base + gc->proc_desc_offset;
516
517         /* Update the tail so it is visible to GuC */
518         desc->tail = gc->wq_tail;
519
520         /* current cookie */
521         db_cmp.db_status = GUC_DOORBELL_ENABLED;
522         db_cmp.cookie = gc->cookie;
523
524         /* cookie to be updated */
525         db_exc.db_status = GUC_DOORBELL_ENABLED;
526         db_exc.cookie = gc->cookie + 1;
527         if (db_exc.cookie == 0)
528                 db_exc.cookie = 1;
529
530         /* pointer of current doorbell cacheline */
531         db = gc->client_base + gc->doorbell_offset;
532
533         while (attempt--) {
534                 /* lets ring the doorbell */
535                 db_ret.value_qw = atomic64_cmpxchg((atomic64_t *)db,
536                         db_cmp.value_qw, db_exc.value_qw);
537
538                 /* if the exchange was successfully executed */
539                 if (db_ret.value_qw == db_cmp.value_qw) {
540                         /* db was successfully rung */
541                         gc->cookie = db_exc.cookie;
542                         ret = 0;
543                         break;
544                 }
545
546                 /* XXX: doorbell was lost and need to acquire it again */
547                 if (db_ret.db_status == GUC_DOORBELL_DISABLED)
548                         break;
549
550                 DRM_ERROR("Cookie mismatch. Expected %d, returned %d\n",
551                           db_cmp.cookie, db_ret.cookie);
552
553                 /* update the cookie to newly read cookie from GuC */
554                 db_cmp.cookie = db_ret.cookie;
555                 db_exc.cookie = db_ret.cookie + 1;
556                 if (db_exc.cookie == 0)
557                         db_exc.cookie = 1;
558         }
559
560         return ret;
561 }
562
563 /**
564  * i915_guc_submit() - Submit commands through GuC
565  * @rq:         request associated with the commands
566  *
567  * Return:      0 on success, otherwise an errno.
568  *              (Note: nonzero really shouldn't happen!)
569  *
570  * The caller must have already called i915_guc_wq_check_space() above
571  * with a result of 0 (success) since the last request submission. This
572  * guarantees that there is space in the work queue for the new request,
573  * so enqueuing the item cannot fail.
574  *
575  * Bad Things Will Happen if the caller violates this protocol e.g. calls
576  * submit() when check() says there's no space, or calls submit() multiple
577  * times with no intervening check().
578  *
579  * The only error here arises if the doorbell hardware isn't functioning
580  * as expected, which really shouln't happen.
581  */
582 int i915_guc_submit(struct drm_i915_gem_request *rq)
583 {
584         unsigned int engine_id = rq->engine->id;
585         struct intel_guc *guc = &rq->i915->guc;
586         struct i915_guc_client *client = guc->execbuf_client;
587         int b_ret;
588
589         guc_add_workqueue_item(client, rq);
590         b_ret = guc_ring_doorbell(client);
591
592         client->submissions[engine_id] += 1;
593         client->retcode = b_ret;
594         if (b_ret)
595                 client->b_fail += 1;
596
597         guc->submissions[engine_id] += 1;
598         guc->last_seqno[engine_id] = rq->seqno;
599
600         return b_ret;
601 }
602
603 /*
604  * Everything below here is concerned with setup & teardown, and is
605  * therefore not part of the somewhat time-critical batch-submission
606  * path of i915_guc_submit() above.
607  */
608
609 /**
610  * gem_allocate_guc_obj() - Allocate gem object for GuC usage
611  * @dev_priv:   driver private data structure
612  * @size:       size of object
613  *
614  * This is a wrapper to create a gem obj. In order to use it inside GuC, the
615  * object needs to be pinned lifetime. Also we must pin it to gtt space other
616  * than [0, GUC_WOPCM_TOP) because this range is reserved inside GuC.
617  *
618  * Return:      A drm_i915_gem_object if successful, otherwise NULL.
619  */
620 static struct drm_i915_gem_object *
621 gem_allocate_guc_obj(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 size)
622 {
623         struct drm_i915_gem_object *obj;
624
625         obj = i915_gem_object_create(dev_priv->dev, size);
626         if (IS_ERR(obj))
627                 return NULL;
628
629         if (i915_gem_object_get_pages(obj)) {
630                 drm_gem_object_unreference(&obj->base);
631                 return NULL;
632         }
633
634         if (i915_gem_obj_ggtt_pin(obj, PAGE_SIZE,
635                         PIN_OFFSET_BIAS | GUC_WOPCM_TOP)) {
636                 drm_gem_object_unreference(&obj->base);
637                 return NULL;
638         }
639
640         /* Invalidate GuC TLB to let GuC take the latest updates to GTT. */
641         I915_WRITE(GEN8_GTCR, GEN8_GTCR_INVALIDATE);
642
643         return obj;
644 }
645
646 /**
647  * gem_release_guc_obj() - Release gem object allocated for GuC usage
648  * @obj:        gem obj to be released
649  */
650 static void gem_release_guc_obj(struct drm_i915_gem_object *obj)
651 {
652         if (!obj)
653                 return;
654
655         if (i915_gem_obj_is_pinned(obj))
656                 i915_gem_object_ggtt_unpin(obj);
657
658         drm_gem_object_unreference(&obj->base);
659 }
660
661 static void
662 guc_client_free(struct drm_i915_private *dev_priv,
663                 struct i915_guc_client *client)
664 {
665         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
666
667         if (!client)
668                 return;
669
670         /*
671          * XXX: wait for any outstanding submissions before freeing memory.
672          * Be sure to drop any locks
673          */
674
675         if (client->client_base) {
676                 /*
677                  * If we got as far as setting up a doorbell, make sure we
678                  * shut it down before unmapping & deallocating the memory.
679                  */
680                 guc_disable_doorbell(guc, client);
681
682                 kunmap(kmap_to_page(client->client_base));
683         }
684
685         gem_release_guc_obj(client->client_obj);
686
687         if (client->ctx_index != GUC_INVALID_CTX_ID) {
688                 guc_fini_ctx_desc(guc, client);
689                 ida_simple_remove(&guc->ctx_ids, client->ctx_index);
690         }
691
692         kfree(client);
693 }
694
695 /*
696  * Borrow the first client to set up & tear down every doorbell
697  * in turn, to ensure that all doorbell h/w is (re)initialised.
698  */
699 static void guc_init_doorbell_hw(struct intel_guc *guc)
700 {
701         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
702         struct i915_guc_client *client = guc->execbuf_client;
703         uint16_t db_id, i;
704         int err;
705
706         db_id = client->doorbell_id;
707
708         for (i = 0; i < GUC_MAX_DOORBELLS; ++i) {
709                 i915_reg_t drbreg = GEN8_DRBREGL(i);
710                 u32 value = I915_READ(drbreg);
711
712                 err = guc_update_doorbell_id(guc, client, i);
713
714                 /* Report update failure or unexpectedly active doorbell */
715                 if (err || (i != db_id && (value & GUC_DOORBELL_ENABLED)))
716                         DRM_DEBUG_DRIVER("Doorbell %d (reg 0x%x) was 0x%x, err %d\n",
717                                           i, drbreg.reg, value, err);
718         }
719
720         /* Restore to original value */
721         err = guc_update_doorbell_id(guc, client, db_id);
722         if (err)
723                 DRM_ERROR("Failed to restore doorbell to %d, err %d\n",
724                         db_id, err);
725
726         for (i = 0; i < GUC_MAX_DOORBELLS; ++i) {
727                 i915_reg_t drbreg = GEN8_DRBREGL(i);
728                 u32 value = I915_READ(drbreg);
729
730                 if (i != db_id && (value & GUC_DOORBELL_ENABLED))
731                         DRM_DEBUG_DRIVER("Doorbell %d (reg 0x%x) finally 0x%x\n",
732                                           i, drbreg.reg, value);
733
734         }
735 }
736
737 /**
738  * guc_client_alloc() - Allocate an i915_guc_client
739  * @dev_priv:   driver private data structure
740  * @priority:   four levels priority _CRITICAL, _HIGH, _NORMAL and _LOW
741  *              The kernel client to replace ExecList submission is created with
742  *              NORMAL priority. Priority of a client for scheduler can be HIGH,
743  *              while a preemption context can use CRITICAL.
744  * @ctx:        the context that owns the client (we use the default render
745  *              context)
746  *
747  * Return:      An i915_guc_client object if success, else NULL.
748  */
749 static struct i915_guc_client *
750 guc_client_alloc(struct drm_i915_private *dev_priv,
751                  uint32_t priority,
752                  struct i915_gem_context *ctx)
753 {
754         struct i915_guc_client *client;
755         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
756         struct drm_i915_gem_object *obj;
757         uint16_t db_id;
758
759         client = kzalloc(sizeof(*client), GFP_KERNEL);
760         if (!client)
761                 return NULL;
762
763         client->doorbell_id = GUC_INVALID_DOORBELL_ID;
764         client->priority = priority;
765         client->owner = ctx;
766         client->guc = guc;
767
768         client->ctx_index = (uint32_t)ida_simple_get(&guc->ctx_ids, 0,
769                         GUC_MAX_GPU_CONTEXTS, GFP_KERNEL);
770         if (client->ctx_index >= GUC_MAX_GPU_CONTEXTS) {
771                 client->ctx_index = GUC_INVALID_CTX_ID;
772                 goto err;
773         }
774
775         /* The first page is doorbell/proc_desc. Two followed pages are wq. */
776         obj = gem_allocate_guc_obj(dev_priv, GUC_DB_SIZE + GUC_WQ_SIZE);
777         if (!obj)
778                 goto err;
779
780         /* We'll keep just the first (doorbell/proc) page permanently kmap'd. */
781         client->client_obj = obj;
782         client->client_base = kmap(i915_gem_object_get_page(obj, 0));
783         client->wq_offset = GUC_DB_SIZE;
784         client->wq_size = GUC_WQ_SIZE;
785
786         db_id = select_doorbell_register(guc, client->priority);
787         if (db_id == GUC_INVALID_DOORBELL_ID)
788                 /* XXX: evict a doorbell instead? */
789                 goto err;
790
791         client->doorbell_offset = select_doorbell_cacheline(guc);
792
793         /*
794          * Since the doorbell only requires a single cacheline, we can save
795          * space by putting the application process descriptor in the same
796          * page. Use the half of the page that doesn't include the doorbell.
797          */
798         if (client->doorbell_offset >= (GUC_DB_SIZE / 2))
799                 client->proc_desc_offset = 0;
800         else
801                 client->proc_desc_offset = (GUC_DB_SIZE / 2);
802
803         guc_init_proc_desc(guc, client);
804         guc_init_ctx_desc(guc, client);
805         if (guc_init_doorbell(guc, client, db_id))
806                 goto err;
807
808         DRM_DEBUG_DRIVER("new priority %u client %p: ctx_index %u\n",
809                 priority, client, client->ctx_index);
810         DRM_DEBUG_DRIVER("doorbell id %u, cacheline offset 0x%x\n",
811                 client->doorbell_id, client->doorbell_offset);
812
813         return client;
814
815 err:
816         DRM_ERROR("FAILED to create priority %u GuC client!\n", priority);
817
818         guc_client_free(dev_priv, client);
819         return NULL;
820 }
821
822 static void guc_create_log(struct intel_guc *guc)
823 {
824         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
825         struct drm_i915_gem_object *obj;
826         unsigned long offset;
827         uint32_t size, flags;
828
829         if (i915.guc_log_level < GUC_LOG_VERBOSITY_MIN)
830                 return;
831
832         if (i915.guc_log_level > GUC_LOG_VERBOSITY_MAX)
833                 i915.guc_log_level = GUC_LOG_VERBOSITY_MAX;
834
835         /* The first page is to save log buffer state. Allocate one
836          * extra page for others in case for overlap */
837         size = (1 + GUC_LOG_DPC_PAGES + 1 +
838                 GUC_LOG_ISR_PAGES + 1 +
839                 GUC_LOG_CRASH_PAGES + 1) << PAGE_SHIFT;
840
841         obj = guc->log_obj;
842         if (!obj) {
843                 obj = gem_allocate_guc_obj(dev_priv, size);
844                 if (!obj) {
845                         /* logging will be off */
846                         i915.guc_log_level = -1;
847                         return;
848                 }
849
850                 guc->log_obj = obj;
851         }
852
853         /* each allocated unit is a page */
854         flags = GUC_LOG_VALID | GUC_LOG_NOTIFY_ON_HALF_FULL |
855                 (GUC_LOG_DPC_PAGES << GUC_LOG_DPC_SHIFT) |
856                 (GUC_LOG_ISR_PAGES << GUC_LOG_ISR_SHIFT) |
857                 (GUC_LOG_CRASH_PAGES << GUC_LOG_CRASH_SHIFT);
858
859         offset = i915_gem_obj_ggtt_offset(obj) >> PAGE_SHIFT; /* in pages */
860         guc->log_flags = (offset << GUC_LOG_BUF_ADDR_SHIFT) | flags;
861 }
862
863 static void init_guc_policies(struct guc_policies *policies)
864 {
865         struct guc_policy *policy;
866         u32 p, i;
867
868         policies->dpc_promote_time = 500000;
869         policies->max_num_work_items = POLICY_MAX_NUM_WI;
870
871         for (p = 0; p < GUC_CTX_PRIORITY_NUM; p++) {
872                 for (i = GUC_RENDER_ENGINE; i < GUC_MAX_ENGINES_NUM; i++) {
873                         policy = &policies->policy[p][i];
874
875                         policy->execution_quantum = 1000000;
876                         policy->preemption_time = 500000;
877                         policy->fault_time = 250000;
878                         policy->policy_flags = 0;
879                 }
880         }
881
882         policies->is_valid = 1;
883 }
884
885 static void guc_create_ads(struct intel_guc *guc)
886 {
887         struct drm_i915_private *dev_priv = guc_to_i915(guc);
888         struct drm_i915_gem_object *obj;
889         struct guc_ads *ads;
890         struct guc_policies *policies;
891         struct guc_mmio_reg_state *reg_state;
892         struct intel_engine_cs *engine;
893         struct page *page;
894         u32 size;
895
896         /* The ads obj includes the struct itself and buffers passed to GuC */
897         size = sizeof(struct guc_ads) + sizeof(struct guc_policies) +
898                         sizeof(struct guc_mmio_reg_state) +
899                         GUC_S3_SAVE_SPACE_PAGES * PAGE_SIZE;
900
901         obj = guc->ads_obj;
902         if (!obj) {
903                 obj = gem_allocate_guc_obj(dev_priv, PAGE_ALIGN(size));
904                 if (!obj)
905                         return;
906
907                 guc->ads_obj = obj;
908         }
909
910         page = i915_gem_object_get_page(obj, 0);
911         ads = kmap(page);
912
913         /*
914          * The GuC requires a "Golden Context" when it reinitialises
915          * engines after a reset. Here we use the Render ring default
916          * context, which must already exist and be pinned in the GGTT,
917          * so its address won't change after we've told the GuC where
918          * to find it.
919          */
920         engine = &dev_priv->engine[RCS];
921         ads->golden_context_lrca = engine->status_page.gfx_addr;
922
923         for_each_engine(engine, dev_priv)
924                 ads->eng_state_size[engine->guc_id] = intel_lr_context_size(engine);
925
926         /* GuC scheduling policies */
927         policies = (void *)ads + sizeof(struct guc_ads);
928         init_guc_policies(policies);
929
930         ads->scheduler_policies = i915_gem_obj_ggtt_offset(obj) +
931                         sizeof(struct guc_ads);
932
933         /* MMIO reg state */
934         reg_state = (void *)policies + sizeof(struct guc_policies);
935
936         for_each_engine(engine, dev_priv) {
937                 reg_state->mmio_white_list[engine->guc_id].mmio_start =
938                         engine->mmio_base + GUC_MMIO_WHITE_LIST_START;
939
940                 /* Nothing to be saved or restored for now. */
941                 reg_state->mmio_white_list[engine->guc_id].count = 0;
942         }
943
944         ads->reg_state_addr = ads->scheduler_policies +
945                         sizeof(struct guc_policies);
946
947         ads->reg_state_buffer = ads->reg_state_addr +
948                         sizeof(struct guc_mmio_reg_state);
949
950         kunmap(page);
951 }
952
953 /*
954  * Set up the memory resources to be shared with the GuC.  At this point,
955  * we require just one object that can be mapped through the GGTT.
956  */
957 int i915_guc_submission_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
958 {
959         const size_t ctxsize = sizeof(struct guc_context_desc);
960         const size_t poolsize = GUC_MAX_GPU_CONTEXTS * ctxsize;
961         const size_t gemsize = round_up(poolsize, PAGE_SIZE);
962         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
963
964         /* Wipe bitmap & delete client in case of reinitialisation */
965         bitmap_clear(guc->doorbell_bitmap, 0, GUC_MAX_DOORBELLS);
966         i915_guc_submission_disable(dev_priv);
967
968         if (!i915.enable_guc_submission)
969                 return 0; /* not enabled  */
970
971         if (guc->ctx_pool_obj)
972                 return 0; /* already allocated */
973
974         guc->ctx_pool_obj = gem_allocate_guc_obj(dev_priv, gemsize);
975         if (!guc->ctx_pool_obj)
976                 return -ENOMEM;
977
978         ida_init(&guc->ctx_ids);
979         guc_create_log(guc);
980         guc_create_ads(guc);
981
982         return 0;
983 }
984
985 int i915_guc_submission_enable(struct drm_i915_private *dev_priv)
986 {
987         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
988         struct i915_guc_client *client;
989
990         /* client for execbuf submission */
991         client = guc_client_alloc(dev_priv,
992                                   GUC_CTX_PRIORITY_KMD_NORMAL,
993                                   dev_priv->kernel_context);
994         if (!client) {
995                 DRM_ERROR("Failed to create execbuf guc_client\n");
996                 return -ENOMEM;
997         }
998
999         guc->execbuf_client = client;
1000         host2guc_sample_forcewake(guc, client);
1001         guc_init_doorbell_hw(guc);
1002
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 void i915_guc_submission_disable(struct drm_i915_private *dev_priv)
1007 {
1008         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
1009
1010         guc_client_free(dev_priv, guc->execbuf_client);
1011         guc->execbuf_client = NULL;
1012 }
1013
1014 void i915_guc_submission_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
1015 {
1016         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
1017
1018         gem_release_guc_obj(dev_priv->guc.ads_obj);
1019         guc->ads_obj = NULL;
1020
1021         gem_release_guc_obj(dev_priv->guc.log_obj);
1022         guc->log_obj = NULL;
1023
1024         if (guc->ctx_pool_obj)
1025                 ida_destroy(&guc->ctx_ids);
1026         gem_release_guc_obj(guc->ctx_pool_obj);
1027         guc->ctx_pool_obj = NULL;
1028 }
1029
1030 /**
1031  * intel_guc_suspend() - notify GuC entering suspend state
1032  * @dev:        drm device
1033  */
1034 int intel_guc_suspend(struct drm_device *dev)
1035 {
1036         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(dev);
1037         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
1038         struct i915_gem_context *ctx;
1039         u32 data[3];
1040
1041         if (guc->guc_fw.guc_fw_load_status != GUC_FIRMWARE_SUCCESS)
1042                 return 0;
1043
1044         ctx = dev_priv->kernel_context;
1045
1046         data[0] = HOST2GUC_ACTION_ENTER_S_STATE;
1047         /* any value greater than GUC_POWER_D0 */
1048         data[1] = GUC_POWER_D1;
1049         /* first page is shared data with GuC */
1050         data[2] = i915_gem_obj_ggtt_offset(ctx->engine[RCS].state);
1051
1052         return host2guc_action(guc, data, ARRAY_SIZE(data));
1053 }
1054
1055
1056 /**
1057  * intel_guc_resume() - notify GuC resuming from suspend state
1058  * @dev:        drm device
1059  */
1060 int intel_guc_resume(struct drm_device *dev)
1061 {
1062         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(dev);
1063         struct intel_guc *guc = &dev_priv->guc;
1064         struct i915_gem_context *ctx;
1065         u32 data[3];
1066
1067         if (guc->guc_fw.guc_fw_load_status != GUC_FIRMWARE_SUCCESS)
1068                 return 0;
1069
1070         ctx = dev_priv->kernel_context;
1071
1072         data[0] = HOST2GUC_ACTION_EXIT_S_STATE;
1073         data[1] = GUC_POWER_D0;
1074         /* first page is shared data with GuC */
1075         data[2] = i915_gem_obj_ggtt_offset(ctx->engine[RCS].state);
1076
1077         return host2guc_action(guc, data, ARRAY_SIZE(data));
1078 }