]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/gpu/drm/i915/i915_gem_execbuffer.c
Merge tag 'driver-core-4.13-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[karo-tx-linux.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_gem_execbuffer.c
1 /*
2  * Copyright © 2008,2010 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *    Eric Anholt <eric@anholt.net>
25  *    Chris Wilson <chris@chris-wilson.co.uk>
26  *
27  */
28
29 #include <linux/dma_remapping.h>
30 #include <linux/reservation.h>
31 #include <linux/sync_file.h>
32 #include <linux/uaccess.h>
33
34 #include <drm/drmP.h>
35 #include <drm/i915_drm.h>
36
37 #include "i915_drv.h"
38 #include "i915_gem_clflush.h"
39 #include "i915_trace.h"
40 #include "intel_drv.h"
41 #include "intel_frontbuffer.h"
42
43 enum {
44         FORCE_CPU_RELOC = 1,
45         FORCE_GTT_RELOC,
46         FORCE_GPU_RELOC,
47 #define DBG_FORCE_RELOC 0 /* choose one of the above! */
48 };
49
50 #define __EXEC_OBJECT_HAS_REF           BIT(31)
51 #define __EXEC_OBJECT_HAS_PIN           BIT(30)
52 #define __EXEC_OBJECT_HAS_FENCE         BIT(29)
53 #define __EXEC_OBJECT_NEEDS_MAP         BIT(28)
54 #define __EXEC_OBJECT_NEEDS_BIAS        BIT(27)
55 #define __EXEC_OBJECT_INTERNAL_FLAGS    (~0u << 27) /* all of the above */
56 #define __EXEC_OBJECT_RESERVED (__EXEC_OBJECT_HAS_PIN | __EXEC_OBJECT_HAS_FENCE)
57
58 #define __EXEC_HAS_RELOC        BIT(31)
59 #define __EXEC_VALIDATED        BIT(30)
60 #define UPDATE                  PIN_OFFSET_FIXED
61
62 #define BATCH_OFFSET_BIAS (256*1024)
63
64 #define __I915_EXEC_ILLEGAL_FLAGS \
65         (__I915_EXEC_UNKNOWN_FLAGS | I915_EXEC_CONSTANTS_MASK)
66
67 /**
68  * DOC: User command execution
69  *
70  * Userspace submits commands to be executed on the GPU as an instruction
71  * stream within a GEM object we call a batchbuffer. This instructions may
72  * refer to other GEM objects containing auxiliary state such as kernels,
73  * samplers, render targets and even secondary batchbuffers. Userspace does
74  * not know where in the GPU memory these objects reside and so before the
75  * batchbuffer is passed to the GPU for execution, those addresses in the
76  * batchbuffer and auxiliary objects are updated. This is known as relocation,
77  * or patching. To try and avoid having to relocate each object on the next
78  * execution, userspace is told the location of those objects in this pass,
79  * but this remains just a hint as the kernel may choose a new location for
80  * any object in the future.
81  *
82  * Processing an execbuf ioctl is conceptually split up into a few phases.
83  *
84  * 1. Validation - Ensure all the pointers, handles and flags are valid.
85  * 2. Reservation - Assign GPU address space for every object
86  * 3. Relocation - Update any addresses to point to the final locations
87  * 4. Serialisation - Order the request with respect to its dependencies
88  * 5. Construction - Construct a request to execute the batchbuffer
89  * 6. Submission (at some point in the future execution)
90  *
91  * Reserving resources for the execbuf is the most complicated phase. We
92  * neither want to have to migrate the object in the address space, nor do
93  * we want to have to update any relocations pointing to this object. Ideally,
94  * we want to leave the object where it is and for all the existing relocations
95  * to match. If the object is given a new address, or if userspace thinks the
96  * object is elsewhere, we have to parse all the relocation entries and update
97  * the addresses. Userspace can set the I915_EXEC_NORELOC flag to hint that
98  * all the target addresses in all of its objects match the value in the
99  * relocation entries and that they all match the presumed offsets given by the
100  * list of execbuffer objects. Using this knowledge, we know that if we haven't
101  * moved any buffers, all the relocation entries are valid and we can skip
102  * the update. (If userspace is wrong, the likely outcome is an impromptu GPU
103  * hang.) The requirement for using I915_EXEC_NO_RELOC are:
104  *
105  *      The addresses written in the objects must match the corresponding
106  *      reloc.presumed_offset which in turn must match the corresponding
107  *      execobject.offset.
108  *
109  *      Any render targets written to in the batch must be flagged with
110  *      EXEC_OBJECT_WRITE.
111  *
112  *      To avoid stalling, execobject.offset should match the current
113  *      address of that object within the active context.
114  *
115  * The reservation is done is multiple phases. First we try and keep any
116  * object already bound in its current location - so as long as meets the
117  * constraints imposed by the new execbuffer. Any object left unbound after the
118  * first pass is then fitted into any available idle space. If an object does
119  * not fit, all objects are removed from the reservation and the process rerun
120  * after sorting the objects into a priority order (more difficult to fit
121  * objects are tried first). Failing that, the entire VM is cleared and we try
122  * to fit the execbuf once last time before concluding that it simply will not
123  * fit.
124  *
125  * A small complication to all of this is that we allow userspace not only to
126  * specify an alignment and a size for the object in the address space, but
127  * we also allow userspace to specify the exact offset. This objects are
128  * simpler to place (the location is known a priori) all we have to do is make
129  * sure the space is available.
130  *
131  * Once all the objects are in place, patching up the buried pointers to point
132  * to the final locations is a fairly simple job of walking over the relocation
133  * entry arrays, looking up the right address and rewriting the value into
134  * the object. Simple! ... The relocation entries are stored in user memory
135  * and so to access them we have to copy them into a local buffer. That copy
136  * has to avoid taking any pagefaults as they may lead back to a GEM object
137  * requiring the struct_mutex (i.e. recursive deadlock). So once again we split
138  * the relocation into multiple passes. First we try to do everything within an
139  * atomic context (avoid the pagefaults) which requires that we never wait. If
140  * we detect that we may wait, or if we need to fault, then we have to fallback
141  * to a slower path. The slowpath has to drop the mutex. (Can you hear alarm
142  * bells yet?) Dropping the mutex means that we lose all the state we have
143  * built up so far for the execbuf and we must reset any global data. However,
144  * we do leave the objects pinned in their final locations - which is a
145  * potential issue for concurrent execbufs. Once we have left the mutex, we can
146  * allocate and copy all the relocation entries into a large array at our
147  * leisure, reacquire the mutex, reclaim all the objects and other state and
148  * then proceed to update any incorrect addresses with the objects.
149  *
150  * As we process the relocation entries, we maintain a record of whether the
151  * object is being written to. Using NORELOC, we expect userspace to provide
152  * this information instead. We also check whether we can skip the relocation
153  * by comparing the expected value inside the relocation entry with the target's
154  * final address. If they differ, we have to map the current object and rewrite
155  * the 4 or 8 byte pointer within.
156  *
157  * Serialising an execbuf is quite simple according to the rules of the GEM
158  * ABI. Execution within each context is ordered by the order of submission.
159  * Writes to any GEM object are in order of submission and are exclusive. Reads
160  * from a GEM object are unordered with respect to other reads, but ordered by
161  * writes. A write submitted after a read cannot occur before the read, and
162  * similarly any read submitted after a write cannot occur before the write.
163  * Writes are ordered between engines such that only one write occurs at any
164  * time (completing any reads beforehand) - using semaphores where available
165  * and CPU serialisation otherwise. Other GEM access obey the same rules, any
166  * write (either via mmaps using set-domain, or via pwrite) must flush all GPU
167  * reads before starting, and any read (either using set-domain or pread) must
168  * flush all GPU writes before starting. (Note we only employ a barrier before,
169  * we currently rely on userspace not concurrently starting a new execution
170  * whilst reading or writing to an object. This may be an advantage or not
171  * depending on how much you trust userspace not to shoot themselves in the
172  * foot.) Serialisation may just result in the request being inserted into
173  * a DAG awaiting its turn, but most simple is to wait on the CPU until
174  * all dependencies are resolved.
175  *
176  * After all of that, is just a matter of closing the request and handing it to
177  * the hardware (well, leaving it in a queue to be executed). However, we also
178  * offer the ability for batchbuffers to be run with elevated privileges so
179  * that they access otherwise hidden registers. (Used to adjust L3 cache etc.)
180  * Before any batch is given extra privileges we first must check that it
181  * contains no nefarious instructions, we check that each instruction is from
182  * our whitelist and all registers are also from an allowed list. We first
183  * copy the user's batchbuffer to a shadow (so that the user doesn't have
184  * access to it, either by the CPU or GPU as we scan it) and then parse each
185  * instruction. If everything is ok, we set a flag telling the hardware to run
186  * the batchbuffer in trusted mode, otherwise the ioctl is rejected.
187  */
188
189 struct i915_execbuffer {
190         struct drm_i915_private *i915; /** i915 backpointer */
191         struct drm_file *file; /** per-file lookup tables and limits */
192         struct drm_i915_gem_execbuffer2 *args; /** ioctl parameters */
193         struct drm_i915_gem_exec_object2 *exec; /** ioctl execobj[] */
194
195         struct intel_engine_cs *engine; /** engine to queue the request to */
196         struct i915_gem_context *ctx; /** context for building the request */
197         struct i915_address_space *vm; /** GTT and vma for the request */
198
199         struct drm_i915_gem_request *request; /** our request to build */
200         struct i915_vma *batch; /** identity of the batch obj/vma */
201
202         /** actual size of execobj[] as we may extend it for the cmdparser */
203         unsigned int buffer_count;
204
205         /** list of vma not yet bound during reservation phase */
206         struct list_head unbound;
207
208         /** list of vma that have execobj.relocation_count */
209         struct list_head relocs;
210
211         /**
212          * Track the most recently used object for relocations, as we
213          * frequently have to perform multiple relocations within the same
214          * obj/page
215          */
216         struct reloc_cache {
217                 struct drm_mm_node node; /** temporary GTT binding */
218                 unsigned long vaddr; /** Current kmap address */
219                 unsigned long page; /** Currently mapped page index */
220                 unsigned int gen; /** Cached value of INTEL_GEN */
221                 bool use_64bit_reloc : 1;
222                 bool has_llc : 1;
223                 bool has_fence : 1;
224                 bool needs_unfenced : 1;
225
226                 struct drm_i915_gem_request *rq;
227                 u32 *rq_cmd;
228                 unsigned int rq_size;
229         } reloc_cache;
230
231         u64 invalid_flags; /** Set of execobj.flags that are invalid */
232         u32 context_flags; /** Set of execobj.flags to insert from the ctx */
233
234         u32 batch_start_offset; /** Location within object of batch */
235         u32 batch_len; /** Length of batch within object */
236         u32 batch_flags; /** Flags composed for emit_bb_start() */
237
238         /**
239          * Indicate either the size of the hastable used to resolve
240          * relocation handles, or if negative that we are using a direct
241          * index into the execobj[].
242          */
243         int lut_size;
244         struct hlist_head *buckets; /** ht for relocation handles */
245 };
246
247 /*
248  * As an alternative to creating a hashtable of handle-to-vma for a batch,
249  * we used the last available reserved field in the execobject[] and stash
250  * a link from the execobj to its vma.
251  */
252 #define __exec_to_vma(ee) (ee)->rsvd2
253 #define exec_to_vma(ee) u64_to_ptr(struct i915_vma, __exec_to_vma(ee))
254
255 /*
256  * Used to convert any address to canonical form.
257  * Starting from gen8, some commands (e.g. STATE_BASE_ADDRESS,
258  * MI_LOAD_REGISTER_MEM and others, see Broadwell PRM Vol2a) require the
259  * addresses to be in a canonical form:
260  * "GraphicsAddress[63:48] are ignored by the HW and assumed to be in correct
261  * canonical form [63:48] == [47]."
262  */
263 #define GEN8_HIGH_ADDRESS_BIT 47
264 static inline u64 gen8_canonical_addr(u64 address)
265 {
266         return sign_extend64(address, GEN8_HIGH_ADDRESS_BIT);
267 }
268
269 static inline u64 gen8_noncanonical_addr(u64 address)
270 {
271         return address & GENMASK_ULL(GEN8_HIGH_ADDRESS_BIT, 0);
272 }
273
274 static int eb_create(struct i915_execbuffer *eb)
275 {
276         if (!(eb->args->flags & I915_EXEC_HANDLE_LUT)) {
277                 unsigned int size = 1 + ilog2(eb->buffer_count);
278
279                 /*
280                  * Without a 1:1 association between relocation handles and
281                  * the execobject[] index, we instead create a hashtable.
282                  * We size it dynamically based on available memory, starting
283                  * first with 1:1 assocative hash and scaling back until
284                  * the allocation succeeds.
285                  *
286                  * Later on we use a positive lut_size to indicate we are
287                  * using this hashtable, and a negative value to indicate a
288                  * direct lookup.
289                  */
290                 do {
291                         unsigned int flags;
292
293                         /* While we can still reduce the allocation size, don't
294                          * raise a warning and allow the allocation to fail.
295                          * On the last pass though, we want to try as hard
296                          * as possible to perform the allocation and warn
297                          * if it fails.
298                          */
299                         flags = GFP_TEMPORARY;
300                         if (size > 1)
301                                 flags |= __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
302
303                         eb->buckets = kzalloc(sizeof(struct hlist_head) << size,
304                                               flags);
305                         if (eb->buckets)
306                                 break;
307                 } while (--size);
308
309                 if (unlikely(!size))
310                         return -ENOMEM;
311
312                 eb->lut_size = size;
313         } else {
314                 eb->lut_size = -eb->buffer_count;
315         }
316
317         return 0;
318 }
319
320 static bool
321 eb_vma_misplaced(const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry,
322                  const struct i915_vma *vma)
323 {
324         if (!(entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_PIN))
325                 return true;
326
327         if (vma->node.size < entry->pad_to_size)
328                 return true;
329
330         if (entry->alignment && !IS_ALIGNED(vma->node.start, entry->alignment))
331                 return true;
332
333         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED &&
334             vma->node.start != entry->offset)
335                 return true;
336
337         if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_NEEDS_BIAS &&
338             vma->node.start < BATCH_OFFSET_BIAS)
339                 return true;
340
341         if (!(entry->flags & EXEC_OBJECT_SUPPORTS_48B_ADDRESS) &&
342             (vma->node.start + vma->node.size - 1) >> 32)
343                 return true;
344
345         return false;
346 }
347
348 static inline void
349 eb_pin_vma(struct i915_execbuffer *eb,
350            struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry,
351            struct i915_vma *vma)
352 {
353         u64 flags;
354
355         if (vma->node.size)
356                 flags = vma->node.start;
357         else
358                 flags = entry->offset & PIN_OFFSET_MASK;
359
360         flags |= PIN_USER | PIN_NOEVICT | PIN_OFFSET_FIXED;
361         if (unlikely(entry->flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_GTT))
362                 flags |= PIN_GLOBAL;
363
364         if (unlikely(i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags)))
365                 return;
366
367         if (unlikely(entry->flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE)) {
368                 if (unlikely(i915_vma_get_fence(vma))) {
369                         i915_vma_unpin(vma);
370                         return;
371                 }
372
373                 if (i915_vma_pin_fence(vma))
374                         entry->flags |= __EXEC_OBJECT_HAS_FENCE;
375         }
376
377         entry->flags |= __EXEC_OBJECT_HAS_PIN;
378 }
379
380 static inline void
381 __eb_unreserve_vma(struct i915_vma *vma,
382                    const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry)
383 {
384         GEM_BUG_ON(!(entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_PIN));
385
386         if (unlikely(entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_FENCE))
387                 i915_vma_unpin_fence(vma);
388
389         __i915_vma_unpin(vma);
390 }
391
392 static inline void
393 eb_unreserve_vma(struct i915_vma *vma,
394                  struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry)
395 {
396         if (!(entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_PIN))
397                 return;
398
399         __eb_unreserve_vma(vma, entry);
400         entry->flags &= ~__EXEC_OBJECT_RESERVED;
401 }
402
403 static int
404 eb_validate_vma(struct i915_execbuffer *eb,
405                 struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry,
406                 struct i915_vma *vma)
407 {
408         if (unlikely(entry->flags & eb->invalid_flags))
409                 return -EINVAL;
410
411         if (unlikely(entry->alignment && !is_power_of_2(entry->alignment)))
412                 return -EINVAL;
413
414         /*
415          * Offset can be used as input (EXEC_OBJECT_PINNED), reject
416          * any non-page-aligned or non-canonical addresses.
417          */
418         if (unlikely(entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED &&
419                      entry->offset != gen8_canonical_addr(entry->offset & PAGE_MASK)))
420                 return -EINVAL;
421
422         /* pad_to_size was once a reserved field, so sanitize it */
423         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_PAD_TO_SIZE) {
424                 if (unlikely(offset_in_page(entry->pad_to_size)))
425                         return -EINVAL;
426         } else {
427                 entry->pad_to_size = 0;
428         }
429
430         if (unlikely(vma->exec_entry)) {
431                 DRM_DEBUG("Object [handle %d, index %d] appears more than once in object list\n",
432                           entry->handle, (int)(entry - eb->exec));
433                 return -EINVAL;
434         }
435
436         /*
437          * From drm_mm perspective address space is continuous,
438          * so from this point we're always using non-canonical
439          * form internally.
440          */
441         entry->offset = gen8_noncanonical_addr(entry->offset);
442
443         return 0;
444 }
445
446 static int
447 eb_add_vma(struct i915_execbuffer *eb,
448            struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry,
449            struct i915_vma *vma)
450 {
451         int err;
452
453         GEM_BUG_ON(i915_vma_is_closed(vma));
454
455         if (!(eb->args->flags & __EXEC_VALIDATED)) {
456                 err = eb_validate_vma(eb, entry, vma);
457                 if (unlikely(err))
458                         return err;
459         }
460
461         if (eb->lut_size > 0) {
462                 vma->exec_handle = entry->handle;
463                 hlist_add_head(&vma->exec_node,
464                                &eb->buckets[hash_32(entry->handle,
465                                                     eb->lut_size)]);
466         }
467
468         if (entry->relocation_count)
469                 list_add_tail(&vma->reloc_link, &eb->relocs);
470
471         if (!eb->reloc_cache.has_fence) {
472                 entry->flags &= ~EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE;
473         } else {
474                 if ((entry->flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE ||
475                      eb->reloc_cache.needs_unfenced) &&
476                     i915_gem_object_is_tiled(vma->obj))
477                         entry->flags |= EXEC_OBJECT_NEEDS_GTT | __EXEC_OBJECT_NEEDS_MAP;
478         }
479
480         if (!(entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED))
481                 entry->flags |= eb->context_flags;
482
483         /*
484          * Stash a pointer from the vma to execobj, so we can query its flags,
485          * size, alignment etc as provided by the user. Also we stash a pointer
486          * to the vma inside the execobj so that we can use a direct lookup
487          * to find the right target VMA when doing relocations.
488          */
489         vma->exec_entry = entry;
490         __exec_to_vma(entry) = (uintptr_t)vma;
491
492         err = 0;
493         eb_pin_vma(eb, entry, vma);
494         if (eb_vma_misplaced(entry, vma)) {
495                 eb_unreserve_vma(vma, entry);
496
497                 list_add_tail(&vma->exec_link, &eb->unbound);
498                 if (drm_mm_node_allocated(&vma->node))
499                         err = i915_vma_unbind(vma);
500         } else {
501                 if (entry->offset != vma->node.start) {
502                         entry->offset = vma->node.start | UPDATE;
503                         eb->args->flags |= __EXEC_HAS_RELOC;
504                 }
505         }
506         return err;
507 }
508
509 static inline int use_cpu_reloc(const struct reloc_cache *cache,
510                                 const struct drm_i915_gem_object *obj)
511 {
512         if (!i915_gem_object_has_struct_page(obj))
513                 return false;
514
515         if (DBG_FORCE_RELOC == FORCE_CPU_RELOC)
516                 return true;
517
518         if (DBG_FORCE_RELOC == FORCE_GTT_RELOC)
519                 return false;
520
521         return (cache->has_llc ||
522                 obj->cache_dirty ||
523                 obj->cache_level != I915_CACHE_NONE);
524 }
525
526 static int eb_reserve_vma(const struct i915_execbuffer *eb,
527                           struct i915_vma *vma)
528 {
529         struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = vma->exec_entry;
530         u64 flags;
531         int err;
532
533         flags = PIN_USER | PIN_NONBLOCK;
534         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_GTT)
535                 flags |= PIN_GLOBAL;
536
537         /*
538          * Wa32bitGeneralStateOffset & Wa32bitInstructionBaseOffset,
539          * limit address to the first 4GBs for unflagged objects.
540          */
541         if (!(entry->flags & EXEC_OBJECT_SUPPORTS_48B_ADDRESS))
542                 flags |= PIN_ZONE_4G;
543
544         if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_NEEDS_MAP)
545                 flags |= PIN_MAPPABLE;
546
547         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED) {
548                 flags |= entry->offset | PIN_OFFSET_FIXED;
549                 flags &= ~PIN_NONBLOCK; /* force overlapping PINNED checks */
550         } else if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_NEEDS_BIAS) {
551                 flags |= BATCH_OFFSET_BIAS | PIN_OFFSET_BIAS;
552         }
553
554         err = i915_vma_pin(vma, entry->pad_to_size, entry->alignment, flags);
555         if (err)
556                 return err;
557
558         if (entry->offset != vma->node.start) {
559                 entry->offset = vma->node.start | UPDATE;
560                 eb->args->flags |= __EXEC_HAS_RELOC;
561         }
562
563         if (unlikely(entry->flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE)) {
564                 err = i915_vma_get_fence(vma);
565                 if (unlikely(err)) {
566                         i915_vma_unpin(vma);
567                         return err;
568                 }
569
570                 if (i915_vma_pin_fence(vma))
571                         entry->flags |= __EXEC_OBJECT_HAS_FENCE;
572         }
573
574         entry->flags |= __EXEC_OBJECT_HAS_PIN;
575         GEM_BUG_ON(eb_vma_misplaced(entry, vma));
576
577         return 0;
578 }
579
580 static int eb_reserve(struct i915_execbuffer *eb)
581 {
582         const unsigned int count = eb->buffer_count;
583         struct list_head last;
584         struct i915_vma *vma;
585         unsigned int i, pass;
586         int err;
587
588         /*
589          * Attempt to pin all of the buffers into the GTT.
590          * This is done in 3 phases:
591          *
592          * 1a. Unbind all objects that do not match the GTT constraints for
593          *     the execbuffer (fenceable, mappable, alignment etc).
594          * 1b. Increment pin count for already bound objects.
595          * 2.  Bind new objects.
596          * 3.  Decrement pin count.
597          *
598          * This avoid unnecessary unbinding of later objects in order to make
599          * room for the earlier objects *unless* we need to defragment.
600          */
601
602         pass = 0;
603         err = 0;
604         do {
605                 list_for_each_entry(vma, &eb->unbound, exec_link) {
606                         err = eb_reserve_vma(eb, vma);
607                         if (err)
608                                 break;
609                 }
610                 if (err != -ENOSPC)
611                         return err;
612
613                 /* Resort *all* the objects into priority order */
614                 INIT_LIST_HEAD(&eb->unbound);
615                 INIT_LIST_HEAD(&last);
616                 for (i = 0; i < count; i++) {
617                         struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = &eb->exec[i];
618
619                         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED &&
620                             entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_PIN)
621                                 continue;
622
623                         vma = exec_to_vma(entry);
624                         eb_unreserve_vma(vma, entry);
625
626                         if (entry->flags & EXEC_OBJECT_PINNED)
627                                 list_add(&vma->exec_link, &eb->unbound);
628                         else if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_NEEDS_MAP)
629                                 list_add_tail(&vma->exec_link, &eb->unbound);
630                         else
631                                 list_add_tail(&vma->exec_link, &last);
632                 }
633                 list_splice_tail(&last, &eb->unbound);
634
635                 switch (pass++) {
636                 case 0:
637                         break;
638
639                 case 1:
640                         /* Too fragmented, unbind everything and retry */
641                         err = i915_gem_evict_vm(eb->vm);
642                         if (err)
643                                 return err;
644                         break;
645
646                 default:
647                         return -ENOSPC;
648                 }
649         } while (1);
650 }
651
652 static inline struct hlist_head *
653 ht_head(const  struct i915_gem_context_vma_lut *lut, u32 handle)
654 {
655         return &lut->ht[hash_32(handle, lut->ht_bits)];
656 }
657
658 static inline bool
659 ht_needs_resize(const struct i915_gem_context_vma_lut *lut)
660 {
661         return (4*lut->ht_count > 3*lut->ht_size ||
662                 4*lut->ht_count + 1 < lut->ht_size);
663 }
664
665 static unsigned int eb_batch_index(const struct i915_execbuffer *eb)
666 {
667         if (eb->args->flags & I915_EXEC_BATCH_FIRST)
668                 return 0;
669         else
670                 return eb->buffer_count - 1;
671 }
672
673 static int eb_select_context(struct i915_execbuffer *eb)
674 {
675         struct i915_gem_context *ctx;
676
677         ctx = i915_gem_context_lookup(eb->file->driver_priv, eb->args->rsvd1);
678         if (unlikely(IS_ERR(ctx)))
679                 return PTR_ERR(ctx);
680
681         if (unlikely(i915_gem_context_is_banned(ctx))) {
682                 DRM_DEBUG("Context %u tried to submit while banned\n",
683                           ctx->user_handle);
684                 return -EIO;
685         }
686
687         eb->ctx = i915_gem_context_get(ctx);
688         eb->vm = ctx->ppgtt ? &ctx->ppgtt->base : &eb->i915->ggtt.base;
689
690         eb->context_flags = 0;
691         if (ctx->flags & CONTEXT_NO_ZEROMAP)
692                 eb->context_flags |= __EXEC_OBJECT_NEEDS_BIAS;
693
694         return 0;
695 }
696
697 static int eb_lookup_vmas(struct i915_execbuffer *eb)
698 {
699 #define INTERMEDIATE BIT(0)
700         const unsigned int count = eb->buffer_count;
701         struct i915_gem_context_vma_lut *lut = &eb->ctx->vma_lut;
702         struct i915_vma *vma;
703         struct idr *idr;
704         unsigned int i;
705         int slow_pass = -1;
706         int err;
707
708         INIT_LIST_HEAD(&eb->relocs);
709         INIT_LIST_HEAD(&eb->unbound);
710
711         if (unlikely(lut->ht_size & I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS))
712                 flush_work(&lut->resize);
713         GEM_BUG_ON(lut->ht_size & I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS);
714
715         for (i = 0; i < count; i++) {
716                 __exec_to_vma(&eb->exec[i]) = 0;
717
718                 hlist_for_each_entry(vma,
719                                      ht_head(lut, eb->exec[i].handle),
720                                      ctx_node) {
721                         if (vma->ctx_handle != eb->exec[i].handle)
722                                 continue;
723
724                         err = eb_add_vma(eb, &eb->exec[i], vma);
725                         if (unlikely(err))
726                                 return err;
727
728                         goto next_vma;
729                 }
730
731                 if (slow_pass < 0)
732                         slow_pass = i;
733 next_vma: ;
734         }
735
736         if (slow_pass < 0)
737                 goto out;
738
739         spin_lock(&eb->file->table_lock);
740         /*
741          * Grab a reference to the object and release the lock so we can lookup
742          * or create the VMA without using GFP_ATOMIC
743          */
744         idr = &eb->file->object_idr;
745         for (i = slow_pass; i < count; i++) {
746                 struct drm_i915_gem_object *obj;
747
748                 if (__exec_to_vma(&eb->exec[i]))
749                         continue;
750
751                 obj = to_intel_bo(idr_find(idr, eb->exec[i].handle));
752                 if (unlikely(!obj)) {
753                         spin_unlock(&eb->file->table_lock);
754                         DRM_DEBUG("Invalid object handle %d at index %d\n",
755                                   eb->exec[i].handle, i);
756                         err = -ENOENT;
757                         goto err;
758                 }
759
760                 __exec_to_vma(&eb->exec[i]) = INTERMEDIATE | (uintptr_t)obj;
761         }
762         spin_unlock(&eb->file->table_lock);
763
764         for (i = slow_pass; i < count; i++) {
765                 struct drm_i915_gem_object *obj;
766
767                 if (!(__exec_to_vma(&eb->exec[i]) & INTERMEDIATE))
768                         continue;
769
770                 /*
771                  * NOTE: We can leak any vmas created here when something fails
772                  * later on. But that's no issue since vma_unbind can deal with
773                  * vmas which are not actually bound. And since only
774                  * lookup_or_create exists as an interface to get at the vma
775                  * from the (obj, vm) we don't run the risk of creating
776                  * duplicated vmas for the same vm.
777                  */
778                 obj = u64_to_ptr(typeof(*obj),
779                                  __exec_to_vma(&eb->exec[i]) & ~INTERMEDIATE);
780                 vma = i915_vma_instance(obj, eb->vm, NULL);
781                 if (unlikely(IS_ERR(vma))) {
782                         DRM_DEBUG("Failed to lookup VMA\n");
783                         err = PTR_ERR(vma);
784                         goto err;
785                 }
786
787                 /* First come, first served */
788                 if (!vma->ctx) {
789                         vma->ctx = eb->ctx;
790                         vma->ctx_handle = eb->exec[i].handle;
791                         hlist_add_head(&vma->ctx_node,
792                                        ht_head(lut, eb->exec[i].handle));
793                         lut->ht_count++;
794                         lut->ht_size |= I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS;
795                         if (i915_vma_is_ggtt(vma)) {
796                                 GEM_BUG_ON(obj->vma_hashed);
797                                 obj->vma_hashed = vma;
798                         }
799
800                         i915_vma_get(vma);
801                 }
802
803                 err = eb_add_vma(eb, &eb->exec[i], vma);
804                 if (unlikely(err))
805                         goto err;
806
807                 /* Only after we validated the user didn't use our bits */
808                 if (vma->ctx != eb->ctx) {
809                         i915_vma_get(vma);
810                         eb->exec[i].flags |= __EXEC_OBJECT_HAS_REF;
811                 }
812         }
813
814         if (lut->ht_size & I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS) {
815                 if (ht_needs_resize(lut))
816                         queue_work(system_highpri_wq, &lut->resize);
817                 else
818                         lut->ht_size &= ~I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS;
819         }
820
821 out:
822         /* take note of the batch buffer before we might reorder the lists */
823         i = eb_batch_index(eb);
824         eb->batch = exec_to_vma(&eb->exec[i]);
825
826         /*
827          * SNA is doing fancy tricks with compressing batch buffers, which leads
828          * to negative relocation deltas. Usually that works out ok since the
829          * relocate address is still positive, except when the batch is placed
830          * very low in the GTT. Ensure this doesn't happen.
831          *
832          * Note that actual hangs have only been observed on gen7, but for
833          * paranoia do it everywhere.
834          */
835         if (!(eb->exec[i].flags & EXEC_OBJECT_PINNED))
836                 eb->exec[i].flags |= __EXEC_OBJECT_NEEDS_BIAS;
837         if (eb->reloc_cache.has_fence)
838                 eb->exec[i].flags |= EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE;
839
840         eb->args->flags |= __EXEC_VALIDATED;
841         return eb_reserve(eb);
842
843 err:
844         for (i = slow_pass; i < count; i++) {
845                 if (__exec_to_vma(&eb->exec[i]) & INTERMEDIATE)
846                         __exec_to_vma(&eb->exec[i]) = 0;
847         }
848         lut->ht_size &= ~I915_CTX_RESIZE_IN_PROGRESS;
849         return err;
850 #undef INTERMEDIATE
851 }
852
853 static struct i915_vma *
854 eb_get_vma(const struct i915_execbuffer *eb, unsigned long handle)
855 {
856         if (eb->lut_size < 0) {
857                 if (handle >= -eb->lut_size)
858                         return NULL;
859                 return exec_to_vma(&eb->exec[handle]);
860         } else {
861                 struct hlist_head *head;
862                 struct i915_vma *vma;
863
864                 head = &eb->buckets[hash_32(handle, eb->lut_size)];
865                 hlist_for_each_entry(vma, head, exec_node) {
866                         if (vma->exec_handle == handle)
867                                 return vma;
868                 }
869                 return NULL;
870         }
871 }
872
873 static void eb_release_vmas(const struct i915_execbuffer *eb)
874 {
875         const unsigned int count = eb->buffer_count;
876         unsigned int i;
877
878         for (i = 0; i < count; i++) {
879                 struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = &eb->exec[i];
880                 struct i915_vma *vma = exec_to_vma(entry);
881
882                 if (!vma)
883                         continue;
884
885                 GEM_BUG_ON(vma->exec_entry != entry);
886                 vma->exec_entry = NULL;
887                 __exec_to_vma(entry) = 0;
888
889                 if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_PIN)
890                         __eb_unreserve_vma(vma, entry);
891
892                 if (entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_REF)
893                         i915_vma_put(vma);
894
895                 entry->flags &=
896                         ~(__EXEC_OBJECT_RESERVED | __EXEC_OBJECT_HAS_REF);
897         }
898 }
899
900 static void eb_reset_vmas(const struct i915_execbuffer *eb)
901 {
902         eb_release_vmas(eb);
903         if (eb->lut_size > 0)
904                 memset(eb->buckets, 0,
905                        sizeof(struct hlist_head) << eb->lut_size);
906 }
907
908 static void eb_destroy(const struct i915_execbuffer *eb)
909 {
910         GEM_BUG_ON(eb->reloc_cache.rq);
911
912         if (eb->lut_size > 0)
913                 kfree(eb->buckets);
914 }
915
916 static inline u64
917 relocation_target(const struct drm_i915_gem_relocation_entry *reloc,
918                   const struct i915_vma *target)
919 {
920         return gen8_canonical_addr((int)reloc->delta + target->node.start);
921 }
922
923 static void reloc_cache_init(struct reloc_cache *cache,
924                              struct drm_i915_private *i915)
925 {
926         cache->page = -1;
927         cache->vaddr = 0;
928         /* Must be a variable in the struct to allow GCC to unroll. */
929         cache->gen = INTEL_GEN(i915);
930         cache->has_llc = HAS_LLC(i915);
931         cache->use_64bit_reloc = HAS_64BIT_RELOC(i915);
932         cache->has_fence = cache->gen < 4;
933         cache->needs_unfenced = INTEL_INFO(i915)->unfenced_needs_alignment;
934         cache->node.allocated = false;
935         cache->rq = NULL;
936         cache->rq_size = 0;
937 }
938
939 static inline void *unmask_page(unsigned long p)
940 {
941         return (void *)(uintptr_t)(p & PAGE_MASK);
942 }
943
944 static inline unsigned int unmask_flags(unsigned long p)
945 {
946         return p & ~PAGE_MASK;
947 }
948
949 #define KMAP 0x4 /* after CLFLUSH_FLAGS */
950
951 static inline struct i915_ggtt *cache_to_ggtt(struct reloc_cache *cache)
952 {
953         struct drm_i915_private *i915 =
954                 container_of(cache, struct i915_execbuffer, reloc_cache)->i915;
955         return &i915->ggtt;
956 }
957
958 static void reloc_gpu_flush(struct reloc_cache *cache)
959 {
960         GEM_BUG_ON(cache->rq_size >= cache->rq->batch->obj->base.size / sizeof(u32));
961         cache->rq_cmd[cache->rq_size] = MI_BATCH_BUFFER_END;
962         i915_gem_object_unpin_map(cache->rq->batch->obj);
963         i915_gem_chipset_flush(cache->rq->i915);
964
965         __i915_add_request(cache->rq, true);
966         cache->rq = NULL;
967 }
968
969 static void reloc_cache_reset(struct reloc_cache *cache)
970 {
971         void *vaddr;
972
973         if (cache->rq)
974                 reloc_gpu_flush(cache);
975
976         if (!cache->vaddr)
977                 return;
978
979         vaddr = unmask_page(cache->vaddr);
980         if (cache->vaddr & KMAP) {
981                 if (cache->vaddr & CLFLUSH_AFTER)
982                         mb();
983
984                 kunmap_atomic(vaddr);
985                 i915_gem_obj_finish_shmem_access((struct drm_i915_gem_object *)cache->node.mm);
986         } else {
987                 wmb();
988                 io_mapping_unmap_atomic((void __iomem *)vaddr);
989                 if (cache->node.allocated) {
990                         struct i915_ggtt *ggtt = cache_to_ggtt(cache);
991
992                         ggtt->base.clear_range(&ggtt->base,
993                                                cache->node.start,
994                                                cache->node.size);
995                         drm_mm_remove_node(&cache->node);
996                 } else {
997                         i915_vma_unpin((struct i915_vma *)cache->node.mm);
998                 }
999         }
1000
1001         cache->vaddr = 0;
1002         cache->page = -1;
1003 }
1004
1005 static void *reloc_kmap(struct drm_i915_gem_object *obj,
1006                         struct reloc_cache *cache,
1007                         unsigned long page)
1008 {
1009         void *vaddr;
1010
1011         if (cache->vaddr) {
1012                 kunmap_atomic(unmask_page(cache->vaddr));
1013         } else {
1014                 unsigned int flushes;
1015                 int err;
1016
1017                 err = i915_gem_obj_prepare_shmem_write(obj, &flushes);
1018                 if (err)
1019                         return ERR_PTR(err);
1020
1021                 BUILD_BUG_ON(KMAP & CLFLUSH_FLAGS);
1022                 BUILD_BUG_ON((KMAP | CLFLUSH_FLAGS) & PAGE_MASK);
1023
1024                 cache->vaddr = flushes | KMAP;
1025                 cache->node.mm = (void *)obj;
1026                 if (flushes)
1027                         mb();
1028         }
1029
1030         vaddr = kmap_atomic(i915_gem_object_get_dirty_page(obj, page));
1031         cache->vaddr = unmask_flags(cache->vaddr) | (unsigned long)vaddr;
1032         cache->page = page;
1033
1034         return vaddr;
1035 }
1036
1037 static void *reloc_iomap(struct drm_i915_gem_object *obj,
1038                          struct reloc_cache *cache,
1039                          unsigned long page)
1040 {
1041         struct i915_ggtt *ggtt = cache_to_ggtt(cache);
1042         unsigned long offset;
1043         void *vaddr;
1044
1045         if (cache->vaddr) {
1046                 io_mapping_unmap_atomic((void __force __iomem *) unmask_page(cache->vaddr));
1047         } else {
1048                 struct i915_vma *vma;
1049                 int err;
1050
1051                 if (use_cpu_reloc(cache, obj))
1052                         return NULL;
1053
1054                 err = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(obj, true);
1055                 if (err)
1056                         return ERR_PTR(err);
1057
1058                 vma = i915_gem_object_ggtt_pin(obj, NULL, 0, 0,
1059                                                PIN_MAPPABLE | PIN_NONBLOCK);
1060                 if (IS_ERR(vma)) {
1061                         memset(&cache->node, 0, sizeof(cache->node));
1062                         err = drm_mm_insert_node_in_range
1063                                 (&ggtt->base.mm, &cache->node,
1064                                  PAGE_SIZE, 0, I915_COLOR_UNEVICTABLE,
1065                                  0, ggtt->mappable_end,
1066                                  DRM_MM_INSERT_LOW);
1067                         if (err) /* no inactive aperture space, use cpu reloc */
1068                                 return NULL;
1069                 } else {
1070                         err = i915_vma_put_fence(vma);
1071                         if (err) {
1072                                 i915_vma_unpin(vma);
1073                                 return ERR_PTR(err);
1074                         }
1075
1076                         cache->node.start = vma->node.start;
1077                         cache->node.mm = (void *)vma;
1078                 }
1079         }
1080
1081         offset = cache->node.start;
1082         if (cache->node.allocated) {
1083                 wmb();
1084                 ggtt->base.insert_page(&ggtt->base,
1085                                        i915_gem_object_get_dma_address(obj, page),
1086                                        offset, I915_CACHE_NONE, 0);
1087         } else {
1088                 offset += page << PAGE_SHIFT;
1089         }
1090
1091         vaddr = (void __force *)io_mapping_map_atomic_wc(&ggtt->mappable,
1092                                                          offset);
1093         cache->page = page;
1094         cache->vaddr = (unsigned long)vaddr;
1095
1096         return vaddr;
1097 }
1098
1099 static void *reloc_vaddr(struct drm_i915_gem_object *obj,
1100                          struct reloc_cache *cache,
1101                          unsigned long page)
1102 {
1103         void *vaddr;
1104
1105         if (cache->page == page) {
1106                 vaddr = unmask_page(cache->vaddr);
1107         } else {
1108                 vaddr = NULL;
1109                 if ((cache->vaddr & KMAP) == 0)
1110                         vaddr = reloc_iomap(obj, cache, page);
1111                 if (!vaddr)
1112                         vaddr = reloc_kmap(obj, cache, page);
1113         }
1114
1115         return vaddr;
1116 }
1117
1118 static void clflush_write32(u32 *addr, u32 value, unsigned int flushes)
1119 {
1120         if (unlikely(flushes & (CLFLUSH_BEFORE | CLFLUSH_AFTER))) {
1121                 if (flushes & CLFLUSH_BEFORE) {
1122                         clflushopt(addr);
1123                         mb();
1124                 }
1125
1126                 *addr = value;
1127
1128                 /*
1129                  * Writes to the same cacheline are serialised by the CPU
1130                  * (including clflush). On the write path, we only require
1131                  * that it hits memory in an orderly fashion and place
1132                  * mb barriers at the start and end of the relocation phase
1133                  * to ensure ordering of clflush wrt to the system.
1134                  */
1135                 if (flushes & CLFLUSH_AFTER)
1136                         clflushopt(addr);
1137         } else
1138                 *addr = value;
1139 }
1140
1141 static int __reloc_gpu_alloc(struct i915_execbuffer *eb,
1142                              struct i915_vma *vma,
1143                              unsigned int len)
1144 {
1145         struct reloc_cache *cache = &eb->reloc_cache;
1146         struct drm_i915_gem_object *obj;
1147         struct drm_i915_gem_request *rq;
1148         struct i915_vma *batch;
1149         u32 *cmd;
1150         int err;
1151
1152         GEM_BUG_ON(vma->obj->base.write_domain & I915_GEM_DOMAIN_CPU);
1153
1154         obj = i915_gem_batch_pool_get(&eb->engine->batch_pool, PAGE_SIZE);
1155         if (IS_ERR(obj))
1156                 return PTR_ERR(obj);
1157
1158         cmd = i915_gem_object_pin_map(obj,
1159                                       cache->has_llc ? I915_MAP_WB : I915_MAP_WC);
1160         i915_gem_object_unpin_pages(obj);
1161         if (IS_ERR(cmd))
1162                 return PTR_ERR(cmd);
1163
1164         err = i915_gem_object_set_to_wc_domain(obj, false);
1165         if (err)
1166                 goto err_unmap;
1167
1168         batch = i915_vma_instance(obj, vma->vm, NULL);
1169         if (IS_ERR(batch)) {
1170                 err = PTR_ERR(batch);
1171                 goto err_unmap;
1172         }
1173
1174         err = i915_vma_pin(batch, 0, 0, PIN_USER | PIN_NONBLOCK);
1175         if (err)
1176                 goto err_unmap;
1177
1178         rq = i915_gem_request_alloc(eb->engine, eb->ctx);
1179         if (IS_ERR(rq)) {
1180                 err = PTR_ERR(rq);
1181                 goto err_unpin;
1182         }
1183
1184         err = i915_gem_request_await_object(rq, vma->obj, true);
1185         if (err)
1186                 goto err_request;
1187
1188         err = eb->engine->emit_flush(rq, EMIT_INVALIDATE);
1189         if (err)
1190                 goto err_request;
1191
1192         err = i915_switch_context(rq);
1193         if (err)
1194                 goto err_request;
1195
1196         err = eb->engine->emit_bb_start(rq,
1197                                         batch->node.start, PAGE_SIZE,
1198                                         cache->gen > 5 ? 0 : I915_DISPATCH_SECURE);
1199         if (err)
1200                 goto err_request;
1201
1202         GEM_BUG_ON(!reservation_object_test_signaled_rcu(batch->resv, true));
1203         i915_vma_move_to_active(batch, rq, 0);
1204         reservation_object_lock(batch->resv, NULL);
1205         reservation_object_add_excl_fence(batch->resv, &rq->fence);
1206         reservation_object_unlock(batch->resv);
1207         i915_vma_unpin(batch);
1208
1209         i915_vma_move_to_active(vma, rq, EXEC_OBJECT_WRITE);
1210         reservation_object_lock(vma->resv, NULL);
1211         reservation_object_add_excl_fence(vma->resv, &rq->fence);
1212         reservation_object_unlock(vma->resv);
1213
1214         rq->batch = batch;
1215
1216         cache->rq = rq;
1217         cache->rq_cmd = cmd;
1218         cache->rq_size = 0;
1219
1220         /* Return with batch mapping (cmd) still pinned */
1221         return 0;
1222
1223 err_request:
1224         i915_add_request(rq);
1225 err_unpin:
1226         i915_vma_unpin(batch);
1227 err_unmap:
1228         i915_gem_object_unpin_map(obj);
1229         return err;
1230 }
1231
1232 static u32 *reloc_gpu(struct i915_execbuffer *eb,
1233                       struct i915_vma *vma,
1234                       unsigned int len)
1235 {
1236         struct reloc_cache *cache = &eb->reloc_cache;
1237         u32 *cmd;
1238
1239         if (cache->rq_size > PAGE_SIZE/sizeof(u32) - (len + 1))
1240                 reloc_gpu_flush(cache);
1241
1242         if (unlikely(!cache->rq)) {
1243                 int err;
1244
1245                 err = __reloc_gpu_alloc(eb, vma, len);
1246                 if (unlikely(err))
1247                         return ERR_PTR(err);
1248         }
1249
1250         cmd = cache->rq_cmd + cache->rq_size;
1251         cache->rq_size += len;
1252
1253         return cmd;
1254 }
1255
1256 static u64
1257 relocate_entry(struct i915_vma *vma,
1258                const struct drm_i915_gem_relocation_entry *reloc,
1259                struct i915_execbuffer *eb,
1260                const struct i915_vma *target)
1261 {
1262         u64 offset = reloc->offset;
1263         u64 target_offset = relocation_target(reloc, target);
1264         bool wide = eb->reloc_cache.use_64bit_reloc;
1265         void *vaddr;
1266
1267         if (!eb->reloc_cache.vaddr &&
1268             (DBG_FORCE_RELOC == FORCE_GPU_RELOC ||
1269              !reservation_object_test_signaled_rcu(vma->resv, true))) {
1270                 const unsigned int gen = eb->reloc_cache.gen;
1271                 unsigned int len;
1272                 u32 *batch;
1273                 u64 addr;
1274
1275                 if (wide)
1276                         len = offset & 7 ? 8 : 5;
1277                 else if (gen >= 4)
1278                         len = 4;
1279                 else if (gen >= 3)
1280                         len = 3;
1281                 else /* On gen2 MI_STORE_DWORD_IMM uses a physical address */
1282                         goto repeat;
1283
1284                 batch = reloc_gpu(eb, vma, len);
1285                 if (IS_ERR(batch))
1286                         goto repeat;
1287
1288                 addr = gen8_canonical_addr(vma->node.start + offset);
1289                 if (wide) {
1290                         if (offset & 7) {
1291                                 *batch++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4;
1292                                 *batch++ = lower_32_bits(addr);
1293                                 *batch++ = upper_32_bits(addr);
1294                                 *batch++ = lower_32_bits(target_offset);
1295
1296                                 addr = gen8_canonical_addr(addr + 4);
1297
1298                                 *batch++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4;
1299                                 *batch++ = lower_32_bits(addr);
1300                                 *batch++ = upper_32_bits(addr);
1301                                 *batch++ = upper_32_bits(target_offset);
1302                         } else {
1303                                 *batch++ = (MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4 | (1 << 21)) + 1;
1304                                 *batch++ = lower_32_bits(addr);
1305                                 *batch++ = upper_32_bits(addr);
1306                                 *batch++ = lower_32_bits(target_offset);
1307                                 *batch++ = upper_32_bits(target_offset);
1308                         }
1309                 } else if (gen >= 6) {
1310                         *batch++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4;
1311                         *batch++ = 0;
1312                         *batch++ = addr;
1313                         *batch++ = target_offset;
1314                 } else if (gen >= 4) {
1315                         *batch++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4 | MI_USE_GGTT;
1316                         *batch++ = 0;
1317                         *batch++ = addr;
1318                         *batch++ = target_offset;
1319                 } else {
1320                         *batch++ = MI_STORE_DWORD_IMM | MI_MEM_VIRTUAL;
1321                         *batch++ = addr;
1322                         *batch++ = target_offset;
1323                 }
1324
1325                 goto out;
1326         }
1327
1328 repeat:
1329         vaddr = reloc_vaddr(vma->obj, &eb->reloc_cache, offset >> PAGE_SHIFT);
1330         if (IS_ERR(vaddr))
1331                 return PTR_ERR(vaddr);
1332
1333         clflush_write32(vaddr + offset_in_page(offset),
1334                         lower_32_bits(target_offset),
1335                         eb->reloc_cache.vaddr);
1336
1337         if (wide) {
1338                 offset += sizeof(u32);
1339                 target_offset >>= 32;
1340                 wide = false;
1341                 goto repeat;
1342         }
1343
1344 out:
1345         return target->node.start | UPDATE;
1346 }
1347
1348 static u64
1349 eb_relocate_entry(struct i915_execbuffer *eb,
1350                   struct i915_vma *vma,
1351                   const struct drm_i915_gem_relocation_entry *reloc)
1352 {
1353         struct i915_vma *target;
1354         int err;
1355
1356         /* we've already hold a reference to all valid objects */
1357         target = eb_get_vma(eb, reloc->target_handle);
1358         if (unlikely(!target))
1359                 return -ENOENT;
1360
1361         /* Validate that the target is in a valid r/w GPU domain */
1362         if (unlikely(reloc->write_domain & (reloc->write_domain - 1))) {
1363                 DRM_DEBUG("reloc with multiple write domains: "
1364                           "target %d offset %d "
1365                           "read %08x write %08x",
1366                           reloc->target_handle,
1367                           (int) reloc->offset,
1368                           reloc->read_domains,
1369                           reloc->write_domain);
1370                 return -EINVAL;
1371         }
1372         if (unlikely((reloc->write_domain | reloc->read_domains)
1373                      & ~I915_GEM_GPU_DOMAINS)) {
1374                 DRM_DEBUG("reloc with read/write non-GPU domains: "
1375                           "target %d offset %d "
1376                           "read %08x write %08x",
1377                           reloc->target_handle,
1378                           (int) reloc->offset,
1379                           reloc->read_domains,
1380                           reloc->write_domain);
1381                 return -EINVAL;
1382         }
1383
1384         if (reloc->write_domain) {
1385                 target->exec_entry->flags |= EXEC_OBJECT_WRITE;
1386
1387                 /*
1388                  * Sandybridge PPGTT errata: We need a global gtt mapping
1389                  * for MI and pipe_control writes because the gpu doesn't
1390                  * properly redirect them through the ppgtt for non_secure
1391                  * batchbuffers.
1392                  */
1393                 if (reloc->write_domain == I915_GEM_DOMAIN_INSTRUCTION &&
1394                     IS_GEN6(eb->i915)) {
1395                         err = i915_vma_bind(target, target->obj->cache_level,
1396                                             PIN_GLOBAL);
1397                         if (WARN_ONCE(err,
1398                                       "Unexpected failure to bind target VMA!"))
1399                                 return err;
1400                 }
1401         }
1402
1403         /*
1404          * If the relocation already has the right value in it, no
1405          * more work needs to be done.
1406          */
1407         if (!DBG_FORCE_RELOC &&
1408             gen8_canonical_addr(target->node.start) == reloc->presumed_offset)
1409                 return 0;
1410
1411         /* Check that the relocation address is valid... */
1412         if (unlikely(reloc->offset >
1413                      vma->size - (eb->reloc_cache.use_64bit_reloc ? 8 : 4))) {
1414                 DRM_DEBUG("Relocation beyond object bounds: "
1415                           "target %d offset %d size %d.\n",
1416                           reloc->target_handle,
1417                           (int)reloc->offset,
1418                           (int)vma->size);
1419                 return -EINVAL;
1420         }
1421         if (unlikely(reloc->offset & 3)) {
1422                 DRM_DEBUG("Relocation not 4-byte aligned: "
1423                           "target %d offset %d.\n",
1424                           reloc->target_handle,
1425                           (int)reloc->offset);
1426                 return -EINVAL;
1427         }
1428
1429         /*
1430          * If we write into the object, we need to force the synchronisation
1431          * barrier, either with an asynchronous clflush or if we executed the
1432          * patching using the GPU (though that should be serialised by the
1433          * timeline). To be completely sure, and since we are required to
1434          * do relocations we are already stalling, disable the user's opt
1435          * of our synchronisation.
1436          */
1437         vma->exec_entry->flags &= ~EXEC_OBJECT_ASYNC;
1438
1439         /* and update the user's relocation entry */
1440         return relocate_entry(vma, reloc, eb, target);
1441 }
1442
1443 static int eb_relocate_vma(struct i915_execbuffer *eb, struct i915_vma *vma)
1444 {
1445 #define N_RELOC(x) ((x) / sizeof(struct drm_i915_gem_relocation_entry))
1446         struct drm_i915_gem_relocation_entry stack[N_RELOC(512)];
1447         struct drm_i915_gem_relocation_entry __user *urelocs;
1448         const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = vma->exec_entry;
1449         unsigned int remain;
1450
1451         urelocs = u64_to_user_ptr(entry->relocs_ptr);
1452         remain = entry->relocation_count;
1453         if (unlikely(remain > N_RELOC(ULONG_MAX)))
1454                 return -EINVAL;
1455
1456         /*
1457          * We must check that the entire relocation array is safe
1458          * to read. However, if the array is not writable the user loses
1459          * the updated relocation values.
1460          */
1461         if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, urelocs, remain*sizeof(*urelocs))))
1462                 return -EFAULT;
1463
1464         do {
1465                 struct drm_i915_gem_relocation_entry *r = stack;
1466                 unsigned int count =
1467                         min_t(unsigned int, remain, ARRAY_SIZE(stack));
1468                 unsigned int copied;
1469
1470                 /*
1471                  * This is the fast path and we cannot handle a pagefault
1472                  * whilst holding the struct mutex lest the user pass in the
1473                  * relocations contained within a mmaped bo. For in such a case
1474                  * we, the page fault handler would call i915_gem_fault() and
1475                  * we would try to acquire the struct mutex again. Obviously
1476                  * this is bad and so lockdep complains vehemently.
1477                  */
1478                 pagefault_disable();
1479                 copied = __copy_from_user_inatomic(r, urelocs, count * sizeof(r[0]));
1480                 pagefault_enable();
1481                 if (unlikely(copied)) {
1482                         remain = -EFAULT;
1483                         goto out;
1484                 }
1485
1486                 remain -= count;
1487                 do {
1488                         u64 offset = eb_relocate_entry(eb, vma, r);
1489
1490                         if (likely(offset == 0)) {
1491                         } else if ((s64)offset < 0) {
1492                                 remain = (int)offset;
1493                                 goto out;
1494                         } else {
1495                                 /*
1496                                  * Note that reporting an error now
1497                                  * leaves everything in an inconsistent
1498                                  * state as we have *already* changed
1499                                  * the relocation value inside the
1500                                  * object. As we have not changed the
1501                                  * reloc.presumed_offset or will not
1502                                  * change the execobject.offset, on the
1503                                  * call we may not rewrite the value
1504                                  * inside the object, leaving it
1505                                  * dangling and causing a GPU hang. Unless
1506                                  * userspace dynamically rebuilds the
1507                                  * relocations on each execbuf rather than
1508                                  * presume a static tree.
1509                                  *
1510                                  * We did previously check if the relocations
1511                                  * were writable (access_ok), an error now
1512                                  * would be a strange race with mprotect,
1513                                  * having already demonstrated that we
1514                                  * can read from this userspace address.
1515                                  */
1516                                 offset = gen8_canonical_addr(offset & ~UPDATE);
1517                                 __put_user(offset,
1518                                            &urelocs[r-stack].presumed_offset);
1519                         }
1520                 } while (r++, --count);
1521                 urelocs += ARRAY_SIZE(stack);
1522         } while (remain);
1523 out:
1524         reloc_cache_reset(&eb->reloc_cache);
1525         return remain;
1526 }
1527
1528 static int
1529 eb_relocate_vma_slow(struct i915_execbuffer *eb, struct i915_vma *vma)
1530 {
1531         const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = vma->exec_entry;
1532         struct drm_i915_gem_relocation_entry *relocs =
1533                 u64_to_ptr(typeof(*relocs), entry->relocs_ptr);
1534         unsigned int i;
1535         int err;
1536
1537         for (i = 0; i < entry->relocation_count; i++) {
1538                 u64 offset = eb_relocate_entry(eb, vma, &relocs[i]);
1539
1540                 if ((s64)offset < 0) {
1541                         err = (int)offset;
1542                         goto err;
1543                 }
1544         }
1545         err = 0;
1546 err:
1547         reloc_cache_reset(&eb->reloc_cache);
1548         return err;
1549 }
1550
1551 static int check_relocations(const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry)
1552 {
1553         const char __user *addr, *end;
1554         unsigned long size;
1555         char __maybe_unused c;
1556
1557         size = entry->relocation_count;
1558         if (size == 0)
1559                 return 0;
1560
1561         if (size > N_RELOC(ULONG_MAX))
1562                 return -EINVAL;
1563
1564         addr = u64_to_user_ptr(entry->relocs_ptr);
1565         size *= sizeof(struct drm_i915_gem_relocation_entry);
1566         if (!access_ok(VERIFY_READ, addr, size))
1567                 return -EFAULT;
1568
1569         end = addr + size;
1570         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
1571                 int err = __get_user(c, addr);
1572                 if (err)
1573                         return err;
1574         }
1575         return __get_user(c, end - 1);
1576 }
1577
1578 static int eb_copy_relocations(const struct i915_execbuffer *eb)
1579 {
1580         const unsigned int count = eb->buffer_count;
1581         unsigned int i;
1582         int err;
1583
1584         for (i = 0; i < count; i++) {
1585                 const unsigned int nreloc = eb->exec[i].relocation_count;
1586                 struct drm_i915_gem_relocation_entry __user *urelocs;
1587                 struct drm_i915_gem_relocation_entry *relocs;
1588                 unsigned long size;
1589                 unsigned long copied;
1590
1591                 if (nreloc == 0)
1592                         continue;
1593
1594                 err = check_relocations(&eb->exec[i]);
1595                 if (err)
1596                         goto err;
1597
1598                 urelocs = u64_to_user_ptr(eb->exec[i].relocs_ptr);
1599                 size = nreloc * sizeof(*relocs);
1600
1601                 relocs = kvmalloc_array(size, 1, GFP_TEMPORARY);
1602                 if (!relocs) {
1603                         kvfree(relocs);
1604                         err = -ENOMEM;
1605                         goto err;
1606                 }
1607
1608                 /* copy_from_user is limited to < 4GiB */
1609                 copied = 0;
1610                 do {
1611                         unsigned int len =
1612                                 min_t(u64, BIT_ULL(31), size - copied);
1613
1614                         if (__copy_from_user((char *)relocs + copied,
1615                                              (char *)urelocs + copied,
1616                                              len)) {
1617                                 kvfree(relocs);
1618                                 err = -EFAULT;
1619                                 goto err;
1620                         }
1621
1622                         copied += len;
1623                 } while (copied < size);
1624
1625                 /*
1626                  * As we do not update the known relocation offsets after
1627                  * relocating (due to the complexities in lock handling),
1628                  * we need to mark them as invalid now so that we force the
1629                  * relocation processing next time. Just in case the target
1630                  * object is evicted and then rebound into its old
1631                  * presumed_offset before the next execbuffer - if that
1632                  * happened we would make the mistake of assuming that the
1633                  * relocations were valid.
1634                  */
1635                 user_access_begin();
1636                 for (copied = 0; copied < nreloc; copied++)
1637                         unsafe_put_user(-1,
1638                                         &urelocs[copied].presumed_offset,
1639                                         end_user);
1640 end_user:
1641                 user_access_end();
1642
1643                 eb->exec[i].relocs_ptr = (uintptr_t)relocs;
1644         }
1645
1646         return 0;
1647
1648 err:
1649         while (i--) {
1650                 struct drm_i915_gem_relocation_entry *relocs =
1651                         u64_to_ptr(typeof(*relocs), eb->exec[i].relocs_ptr);
1652                 if (eb->exec[i].relocation_count)
1653                         kvfree(relocs);
1654         }
1655         return err;
1656 }
1657
1658 static int eb_prefault_relocations(const struct i915_execbuffer *eb)
1659 {
1660         const unsigned int count = eb->buffer_count;
1661         unsigned int i;
1662
1663         if (unlikely(i915.prefault_disable))
1664                 return 0;
1665
1666         for (i = 0; i < count; i++) {
1667                 int err;
1668
1669                 err = check_relocations(&eb->exec[i]);
1670                 if (err)
1671                         return err;
1672         }
1673
1674         return 0;
1675 }
1676
1677 static noinline int eb_relocate_slow(struct i915_execbuffer *eb)
1678 {
1679         struct drm_device *dev = &eb->i915->drm;
1680         bool have_copy = false;
1681         struct i915_vma *vma;
1682         int err = 0;
1683
1684 repeat:
1685         if (signal_pending(current)) {
1686                 err = -ERESTARTSYS;
1687                 goto out;
1688         }
1689
1690         /* We may process another execbuffer during the unlock... */
1691         eb_reset_vmas(eb);
1692         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
1693
1694         /*
1695          * We take 3 passes through the slowpatch.
1696          *
1697          * 1 - we try to just prefault all the user relocation entries and
1698          * then attempt to reuse the atomic pagefault disabled fast path again.
1699          *
1700          * 2 - we copy the user entries to a local buffer here outside of the
1701          * local and allow ourselves to wait upon any rendering before
1702          * relocations
1703          *
1704          * 3 - we already have a local copy of the relocation entries, but
1705          * were interrupted (EAGAIN) whilst waiting for the objects, try again.
1706          */
1707         if (!err) {
1708                 err = eb_prefault_relocations(eb);
1709         } else if (!have_copy) {
1710                 err = eb_copy_relocations(eb);
1711                 have_copy = err == 0;
1712         } else {
1713                 cond_resched();
1714                 err = 0;
1715         }
1716         if (err) {
1717                 mutex_lock(&dev->struct_mutex);
1718                 goto out;
1719         }
1720
1721         /* A frequent cause for EAGAIN are currently unavailable client pages */
1722         flush_workqueue(eb->i915->mm.userptr_wq);
1723
1724         err = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
1725         if (err) {
1726                 mutex_lock(&dev->struct_mutex);
1727                 goto out;
1728         }
1729
1730         /* reacquire the objects */
1731         err = eb_lookup_vmas(eb);
1732         if (err)
1733                 goto err;
1734
1735         list_for_each_entry(vma, &eb->relocs, reloc_link) {
1736                 if (!have_copy) {
1737                         pagefault_disable();
1738                         err = eb_relocate_vma(eb, vma);
1739                         pagefault_enable();
1740                         if (err)
1741                                 goto repeat;
1742                 } else {
1743                         err = eb_relocate_vma_slow(eb, vma);
1744                         if (err)
1745                                 goto err;
1746                 }
1747         }
1748
1749         /*
1750          * Leave the user relocations as are, this is the painfully slow path,
1751          * and we want to avoid the complication of dropping the lock whilst
1752          * having buffers reserved in the aperture and so causing spurious
1753          * ENOSPC for random operations.
1754          */
1755
1756 err:
1757         if (err == -EAGAIN)
1758                 goto repeat;
1759
1760 out:
1761         if (have_copy) {
1762                 const unsigned int count = eb->buffer_count;
1763                 unsigned int i;
1764
1765                 for (i = 0; i < count; i++) {
1766                         const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry =
1767                                 &eb->exec[i];
1768                         struct drm_i915_gem_relocation_entry *relocs;
1769
1770                         if (!entry->relocation_count)
1771                                 continue;
1772
1773                         relocs = u64_to_ptr(typeof(*relocs), entry->relocs_ptr);
1774                         kvfree(relocs);
1775                 }
1776         }
1777
1778         return err;
1779 }
1780
1781 static int eb_relocate(struct i915_execbuffer *eb)
1782 {
1783         if (eb_lookup_vmas(eb))
1784                 goto slow;
1785
1786         /* The objects are in their final locations, apply the relocations. */
1787         if (eb->args->flags & __EXEC_HAS_RELOC) {
1788                 struct i915_vma *vma;
1789
1790                 list_for_each_entry(vma, &eb->relocs, reloc_link) {
1791                         if (eb_relocate_vma(eb, vma))
1792                                 goto slow;
1793                 }
1794         }
1795
1796         return 0;
1797
1798 slow:
1799         return eb_relocate_slow(eb);
1800 }
1801
1802 static void eb_export_fence(struct i915_vma *vma,
1803                             struct drm_i915_gem_request *req,
1804                             unsigned int flags)
1805 {
1806         struct reservation_object *resv = vma->resv;
1807
1808         /*
1809          * Ignore errors from failing to allocate the new fence, we can't
1810          * handle an error right now. Worst case should be missed
1811          * synchronisation leading to rendering corruption.
1812          */
1813         reservation_object_lock(resv, NULL);
1814         if (flags & EXEC_OBJECT_WRITE)
1815                 reservation_object_add_excl_fence(resv, &req->fence);
1816         else if (reservation_object_reserve_shared(resv) == 0)
1817                 reservation_object_add_shared_fence(resv, &req->fence);
1818         reservation_object_unlock(resv);
1819 }
1820
1821 static int eb_move_to_gpu(struct i915_execbuffer *eb)
1822 {
1823         const unsigned int count = eb->buffer_count;
1824         unsigned int i;
1825         int err;
1826
1827         for (i = 0; i < count; i++) {
1828                 struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = &eb->exec[i];
1829                 struct i915_vma *vma = exec_to_vma(entry);
1830                 struct drm_i915_gem_object *obj = vma->obj;
1831
1832                 if (entry->flags & EXEC_OBJECT_CAPTURE) {
1833                         struct i915_gem_capture_list *capture;
1834
1835                         capture = kmalloc(sizeof(*capture), GFP_KERNEL);
1836                         if (unlikely(!capture))
1837                                 return -ENOMEM;
1838
1839                         capture->next = eb->request->capture_list;
1840                         capture->vma = vma;
1841                         eb->request->capture_list = capture;
1842                 }
1843
1844                 if (unlikely(obj->cache_dirty && !obj->cache_coherent)) {
1845                         if (i915_gem_clflush_object(obj, 0))
1846                                 entry->flags &= ~EXEC_OBJECT_ASYNC;
1847                 }
1848
1849                 if (entry->flags & EXEC_OBJECT_ASYNC)
1850                         goto skip_flushes;
1851
1852                 err = i915_gem_request_await_object
1853                         (eb->request, obj, entry->flags & EXEC_OBJECT_WRITE);
1854                 if (err)
1855                         return err;
1856
1857 skip_flushes:
1858                 i915_vma_move_to_active(vma, eb->request, entry->flags);
1859                 __eb_unreserve_vma(vma, entry);
1860                 vma->exec_entry = NULL;
1861         }
1862
1863         for (i = 0; i < count; i++) {
1864                 const struct drm_i915_gem_exec_object2 *entry = &eb->exec[i];
1865                 struct i915_vma *vma = exec_to_vma(entry);
1866
1867                 eb_export_fence(vma, eb->request, entry->flags);
1868                 if (unlikely(entry->flags & __EXEC_OBJECT_HAS_REF))
1869                         i915_vma_put(vma);
1870         }
1871         eb->exec = NULL;
1872
1873         /* Unconditionally flush any chipset caches (for streaming writes). */
1874         i915_gem_chipset_flush(eb->i915);
1875
1876         /* Unconditionally invalidate GPU caches and TLBs. */
1877         return eb->engine->emit_flush(eb->request, EMIT_INVALIDATE);
1878 }
1879
1880 static bool i915_gem_check_execbuffer(struct drm_i915_gem_execbuffer2 *exec)
1881 {
1882         if (exec->flags & __I915_EXEC_ILLEGAL_FLAGS)
1883                 return false;
1884
1885         /* Kernel clipping was a DRI1 misfeature */
1886         if (exec->num_cliprects || exec->cliprects_ptr)
1887                 return false;
1888
1889         if (exec->DR4 == 0xffffffff) {
1890                 DRM_DEBUG("UXA submitting garbage DR4, fixing up\n");
1891                 exec->DR4 = 0;
1892         }
1893         if (exec->DR1 || exec->DR4)
1894                 return false;
1895
1896         if ((exec->batch_start_offset | exec->batch_len) & 0x7)
1897                 return false;
1898
1899         return true;
1900 }
1901
1902 void i915_vma_move_to_active(struct i915_vma *vma,
1903                              struct drm_i915_gem_request *req,
1904                              unsigned int flags)
1905 {
1906         struct drm_i915_gem_object *obj = vma->obj;
1907         const unsigned int idx = req->engine->id;
1908
1909         lockdep_assert_held(&req->i915->drm.struct_mutex);
1910         GEM_BUG_ON(!drm_mm_node_allocated(&vma->node));
1911
1912         /*
1913          * Add a reference if we're newly entering the active list.
1914          * The order in which we add operations to the retirement queue is
1915          * vital here: mark_active adds to the start of the callback list,
1916          * such that subsequent callbacks are called first. Therefore we
1917          * add the active reference first and queue for it to be dropped
1918          * *last*.
1919          */
1920         if (!i915_vma_is_active(vma))
1921                 obj->active_count++;
1922         i915_vma_set_active(vma, idx);
1923         i915_gem_active_set(&vma->last_read[idx], req);
1924         list_move_tail(&vma->vm_link, &vma->vm->active_list);
1925
1926         obj->base.write_domain = 0;
1927         if (flags & EXEC_OBJECT_WRITE) {
1928                 obj->base.write_domain = I915_GEM_DOMAIN_RENDER;
1929
1930                 if (intel_fb_obj_invalidate(obj, ORIGIN_CS))
1931                         i915_gem_active_set(&obj->frontbuffer_write, req);
1932
1933                 obj->base.read_domains = 0;
1934         }
1935         obj->base.read_domains |= I915_GEM_GPU_DOMAINS;
1936
1937         if (flags & EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE)
1938                 i915_gem_active_set(&vma->last_fence, req);
1939 }
1940
1941 static int i915_reset_gen7_sol_offsets(struct drm_i915_gem_request *req)
1942 {
1943         u32 *cs;
1944         int i;
1945
1946         if (!IS_GEN7(req->i915) || req->engine->id != RCS) {
1947                 DRM_DEBUG("sol reset is gen7/rcs only\n");
1948                 return -EINVAL;
1949         }
1950
1951         cs = intel_ring_begin(req, 4 * 2 + 2);
1952         if (IS_ERR(cs))
1953                 return PTR_ERR(cs);
1954
1955         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(4);
1956         for (i = 0; i < 4; i++) {
1957                 *cs++ = i915_mmio_reg_offset(GEN7_SO_WRITE_OFFSET(i));
1958                 *cs++ = 0;
1959         }
1960         *cs++ = MI_NOOP;
1961         intel_ring_advance(req, cs);
1962
1963         return 0;
1964 }
1965
1966 static struct i915_vma *eb_parse(struct i915_execbuffer *eb, bool is_master)
1967 {
1968         struct drm_i915_gem_object *shadow_batch_obj;
1969         struct i915_vma *vma;
1970         int err;
1971
1972         shadow_batch_obj = i915_gem_batch_pool_get(&eb->engine->batch_pool,
1973                                                    PAGE_ALIGN(eb->batch_len));
1974         if (IS_ERR(shadow_batch_obj))
1975                 return ERR_CAST(shadow_batch_obj);
1976
1977         err = intel_engine_cmd_parser(eb->engine,
1978                                       eb->batch->obj,
1979                                       shadow_batch_obj,
1980                                       eb->batch_start_offset,
1981                                       eb->batch_len,
1982                                       is_master);
1983         if (err) {
1984                 if (err == -EACCES) /* unhandled chained batch */
1985                         vma = NULL;
1986                 else
1987                         vma = ERR_PTR(err);
1988                 goto out;
1989         }
1990
1991         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(shadow_batch_obj, NULL, 0, 0, 0);
1992         if (IS_ERR(vma))
1993                 goto out;
1994
1995         vma->exec_entry =
1996                 memset(&eb->exec[eb->buffer_count++],
1997                        0, sizeof(*vma->exec_entry));
1998         vma->exec_entry->flags = __EXEC_OBJECT_HAS_PIN | __EXEC_OBJECT_HAS_REF;
1999         __exec_to_vma(vma->exec_entry) = (uintptr_t)i915_vma_get(vma);
2000
2001 out:
2002         i915_gem_object_unpin_pages(shadow_batch_obj);
2003         return vma;
2004 }
2005
2006 static void
2007 add_to_client(struct drm_i915_gem_request *req, struct drm_file *file)
2008 {
2009         req->file_priv = file->driver_priv;
2010         list_add_tail(&req->client_link, &req->file_priv->mm.request_list);
2011 }
2012
2013 static int eb_submit(struct i915_execbuffer *eb)
2014 {
2015         int err;
2016
2017         err = eb_move_to_gpu(eb);
2018         if (err)
2019                 return err;
2020
2021         err = i915_switch_context(eb->request);
2022         if (err)
2023                 return err;
2024
2025         if (eb->args->flags & I915_EXEC_GEN7_SOL_RESET) {
2026                 err = i915_reset_gen7_sol_offsets(eb->request);
2027                 if (err)
2028                         return err;
2029         }
2030
2031         err = eb->engine->emit_bb_start(eb->request,
2032                                         eb->batch->node.start +
2033                                         eb->batch_start_offset,
2034                                         eb->batch_len,
2035                                         eb->batch_flags);
2036         if (err)
2037                 return err;
2038
2039         return 0;
2040 }
2041
2042 /**
2043  * Find one BSD ring to dispatch the corresponding BSD command.
2044  * The engine index is returned.
2045  */
2046 static unsigned int
2047 gen8_dispatch_bsd_engine(struct drm_i915_private *dev_priv,
2048                          struct drm_file *file)
2049 {
2050         struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
2051
2052         /* Check whether the file_priv has already selected one ring. */
2053         if ((int)file_priv->bsd_engine < 0)
2054                 file_priv->bsd_engine = atomic_fetch_xor(1,
2055                          &dev_priv->mm.bsd_engine_dispatch_index);
2056
2057         return file_priv->bsd_engine;
2058 }
2059
2060 #define I915_USER_RINGS (4)
2061
2062 static const enum intel_engine_id user_ring_map[I915_USER_RINGS + 1] = {
2063         [I915_EXEC_DEFAULT]     = RCS,
2064         [I915_EXEC_RENDER]      = RCS,
2065         [I915_EXEC_BLT]         = BCS,
2066         [I915_EXEC_BSD]         = VCS,
2067         [I915_EXEC_VEBOX]       = VECS
2068 };
2069
2070 static struct intel_engine_cs *
2071 eb_select_engine(struct drm_i915_private *dev_priv,
2072                  struct drm_file *file,
2073                  struct drm_i915_gem_execbuffer2 *args)
2074 {
2075         unsigned int user_ring_id = args->flags & I915_EXEC_RING_MASK;
2076         struct intel_engine_cs *engine;
2077
2078         if (user_ring_id > I915_USER_RINGS) {
2079                 DRM_DEBUG("execbuf with unknown ring: %u\n", user_ring_id);
2080                 return NULL;
2081         }
2082
2083         if ((user_ring_id != I915_EXEC_BSD) &&
2084             ((args->flags & I915_EXEC_BSD_MASK) != 0)) {
2085                 DRM_DEBUG("execbuf with non bsd ring but with invalid "
2086                           "bsd dispatch flags: %d\n", (int)(args->flags));
2087                 return NULL;
2088         }
2089
2090         if (user_ring_id == I915_EXEC_BSD && HAS_BSD2(dev_priv)) {
2091                 unsigned int bsd_idx = args->flags & I915_EXEC_BSD_MASK;
2092
2093                 if (bsd_idx == I915_EXEC_BSD_DEFAULT) {
2094                         bsd_idx = gen8_dispatch_bsd_engine(dev_priv, file);
2095                 } else if (bsd_idx >= I915_EXEC_BSD_RING1 &&
2096                            bsd_idx <= I915_EXEC_BSD_RING2) {
2097                         bsd_idx >>= I915_EXEC_BSD_SHIFT;
2098                         bsd_idx--;
2099                 } else {
2100                         DRM_DEBUG("execbuf with unknown bsd ring: %u\n",
2101                                   bsd_idx);
2102                         return NULL;
2103                 }
2104
2105                 engine = dev_priv->engine[_VCS(bsd_idx)];
2106         } else {
2107                 engine = dev_priv->engine[user_ring_map[user_ring_id]];
2108         }
2109
2110         if (!engine) {
2111                 DRM_DEBUG("execbuf with invalid ring: %u\n", user_ring_id);
2112                 return NULL;
2113         }
2114
2115         return engine;
2116 }
2117
2118 static int
2119 i915_gem_do_execbuffer(struct drm_device *dev,
2120                        struct drm_file *file,
2121                        struct drm_i915_gem_execbuffer2 *args,
2122                        struct drm_i915_gem_exec_object2 *exec)
2123 {
2124         struct i915_execbuffer eb;
2125         struct dma_fence *in_fence = NULL;
2126         struct sync_file *out_fence = NULL;
2127         int out_fence_fd = -1;
2128         int err;
2129
2130         BUILD_BUG_ON(__EXEC_OBJECT_INTERNAL_FLAGS &
2131                      ~__EXEC_OBJECT_UNKNOWN_FLAGS);
2132
2133         eb.i915 = to_i915(dev);
2134         eb.file = file;
2135         eb.args = args;
2136         if (DBG_FORCE_RELOC || !(args->flags & I915_EXEC_NO_RELOC))
2137                 args->flags |= __EXEC_HAS_RELOC;
2138         eb.exec = exec;
2139         eb.ctx = NULL;
2140         eb.invalid_flags = __EXEC_OBJECT_UNKNOWN_FLAGS;
2141         if (USES_FULL_PPGTT(eb.i915))
2142                 eb.invalid_flags |= EXEC_OBJECT_NEEDS_GTT;
2143         reloc_cache_init(&eb.reloc_cache, eb.i915);
2144
2145         eb.buffer_count = args->buffer_count;
2146         eb.batch_start_offset = args->batch_start_offset;
2147         eb.batch_len = args->batch_len;
2148
2149         eb.batch_flags = 0;
2150         if (args->flags & I915_EXEC_SECURE) {
2151                 if (!drm_is_current_master(file) || !capable(CAP_SYS_ADMIN))
2152                     return -EPERM;
2153
2154                 eb.batch_flags |= I915_DISPATCH_SECURE;
2155         }
2156         if (args->flags & I915_EXEC_IS_PINNED)
2157                 eb.batch_flags |= I915_DISPATCH_PINNED;
2158
2159         eb.engine = eb_select_engine(eb.i915, file, args);
2160         if (!eb.engine)
2161                 return -EINVAL;
2162
2163         if (args->flags & I915_EXEC_RESOURCE_STREAMER) {
2164                 if (!HAS_RESOURCE_STREAMER(eb.i915)) {
2165                         DRM_DEBUG("RS is only allowed for Haswell, Gen8 and above\n");
2166                         return -EINVAL;
2167                 }
2168                 if (eb.engine->id != RCS) {
2169                         DRM_DEBUG("RS is not available on %s\n",
2170                                  eb.engine->name);
2171                         return -EINVAL;
2172                 }
2173
2174                 eb.batch_flags |= I915_DISPATCH_RS;
2175         }
2176
2177         if (args->flags & I915_EXEC_FENCE_IN) {
2178                 in_fence = sync_file_get_fence(lower_32_bits(args->rsvd2));
2179                 if (!in_fence)
2180                         return -EINVAL;
2181         }
2182
2183         if (args->flags & I915_EXEC_FENCE_OUT) {
2184                 out_fence_fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
2185                 if (out_fence_fd < 0) {
2186                         err = out_fence_fd;
2187                         goto err_in_fence;
2188                 }
2189         }
2190
2191         err = eb_create(&eb);
2192         if (err)
2193                 goto err_out_fence;
2194
2195         GEM_BUG_ON(!eb.lut_size);
2196
2197         /*
2198          * Take a local wakeref for preparing to dispatch the execbuf as
2199          * we expect to access the hardware fairly frequently in the
2200          * process. Upon first dispatch, we acquire another prolonged
2201          * wakeref that we hold until the GPU has been idle for at least
2202          * 100ms.
2203          */
2204         intel_runtime_pm_get(eb.i915);
2205         err = i915_mutex_lock_interruptible(dev);
2206         if (err)
2207                 goto err_rpm;
2208
2209         err = eb_select_context(&eb);
2210         if (unlikely(err))
2211                 goto err_unlock;
2212
2213         err = eb_relocate(&eb);
2214         if (err) {
2215                 /*
2216                  * If the user expects the execobject.offset and
2217                  * reloc.presumed_offset to be an exact match,
2218                  * as for using NO_RELOC, then we cannot update
2219                  * the execobject.offset until we have completed
2220                  * relocation.
2221                  */
2222                 args->flags &= ~__EXEC_HAS_RELOC;
2223                 goto err_vma;
2224         }
2225
2226         if (unlikely(eb.batch->exec_entry->flags & EXEC_OBJECT_WRITE)) {
2227                 DRM_DEBUG("Attempting to use self-modifying batch buffer\n");
2228                 err = -EINVAL;
2229                 goto err_vma;
2230         }
2231         if (eb.batch_start_offset > eb.batch->size ||
2232             eb.batch_len > eb.batch->size - eb.batch_start_offset) {
2233                 DRM_DEBUG("Attempting to use out-of-bounds batch\n");
2234                 err = -EINVAL;
2235                 goto err_vma;
2236         }
2237
2238         if (eb.engine->needs_cmd_parser && eb.batch_len) {
2239                 struct i915_vma *vma;
2240
2241                 vma = eb_parse(&eb, drm_is_current_master(file));
2242                 if (IS_ERR(vma)) {
2243                         err = PTR_ERR(vma);
2244                         goto err_vma;
2245                 }
2246
2247                 if (vma) {
2248                         /*
2249                          * Batch parsed and accepted:
2250                          *
2251                          * Set the DISPATCH_SECURE bit to remove the NON_SECURE
2252                          * bit from MI_BATCH_BUFFER_START commands issued in
2253                          * the dispatch_execbuffer implementations. We
2254                          * specifically don't want that set on batches the
2255                          * command parser has accepted.
2256                          */
2257                         eb.batch_flags |= I915_DISPATCH_SECURE;
2258                         eb.batch_start_offset = 0;
2259                         eb.batch = vma;
2260                 }
2261         }
2262
2263         if (eb.batch_len == 0)
2264                 eb.batch_len = eb.batch->size - eb.batch_start_offset;
2265
2266         /*
2267          * snb/ivb/vlv conflate the "batch in ppgtt" bit with the "non-secure
2268          * batch" bit. Hence we need to pin secure batches into the global gtt.
2269          * hsw should have this fixed, but bdw mucks it up again. */
2270         if (eb.batch_flags & I915_DISPATCH_SECURE) {
2271                 struct i915_vma *vma;
2272
2273                 /*
2274                  * So on first glance it looks freaky that we pin the batch here
2275                  * outside of the reservation loop. But:
2276                  * - The batch is already pinned into the relevant ppgtt, so we
2277                  *   already have the backing storage fully allocated.
2278                  * - No other BO uses the global gtt (well contexts, but meh),
2279                  *   so we don't really have issues with multiple objects not
2280                  *   fitting due to fragmentation.
2281                  * So this is actually safe.
2282                  */
2283                 vma = i915_gem_object_ggtt_pin(eb.batch->obj, NULL, 0, 0, 0);
2284                 if (IS_ERR(vma)) {
2285                         err = PTR_ERR(vma);
2286                         goto err_vma;
2287                 }
2288
2289                 eb.batch = vma;
2290         }
2291
2292         /* All GPU relocation batches must be submitted prior to the user rq */
2293         GEM_BUG_ON(eb.reloc_cache.rq);
2294
2295         /* Allocate a request for this batch buffer nice and early. */
2296         eb.request = i915_gem_request_alloc(eb.engine, eb.ctx);
2297         if (IS_ERR(eb.request)) {
2298                 err = PTR_ERR(eb.request);
2299                 goto err_batch_unpin;
2300         }
2301
2302         if (in_fence) {
2303                 err = i915_gem_request_await_dma_fence(eb.request, in_fence);
2304                 if (err < 0)
2305                         goto err_request;
2306         }
2307
2308         if (out_fence_fd != -1) {
2309                 out_fence = sync_file_create(&eb.request->fence);
2310                 if (!out_fence) {
2311                         err = -ENOMEM;
2312                         goto err_request;
2313                 }
2314         }
2315
2316         /*
2317          * Whilst this request exists, batch_obj will be on the
2318          * active_list, and so will hold the active reference. Only when this
2319          * request is retired will the the batch_obj be moved onto the
2320          * inactive_list and lose its active reference. Hence we do not need
2321          * to explicitly hold another reference here.
2322          */
2323         eb.request->batch = eb.batch;
2324
2325         trace_i915_gem_request_queue(eb.request, eb.batch_flags);
2326         err = eb_submit(&eb);
2327 err_request:
2328         __i915_add_request(eb.request, err == 0);
2329         add_to_client(eb.request, file);
2330
2331         if (out_fence) {
2332                 if (err == 0) {
2333                         fd_install(out_fence_fd, out_fence->file);
2334                         args->rsvd2 &= GENMASK_ULL(0, 31); /* keep in-fence */
2335                         args->rsvd2 |= (u64)out_fence_fd << 32;
2336                         out_fence_fd = -1;
2337                 } else {
2338                         fput(out_fence->file);
2339                 }
2340         }
2341
2342 err_batch_unpin:
2343         if (eb.batch_flags & I915_DISPATCH_SECURE)
2344                 i915_vma_unpin(eb.batch);
2345 err_vma:
2346         if (eb.exec)
2347                 eb_release_vmas(&eb);
2348         i915_gem_context_put(eb.ctx);
2349 err_unlock:
2350         mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
2351 err_rpm:
2352         intel_runtime_pm_put(eb.i915);
2353         eb_destroy(&eb);
2354 err_out_fence:
2355         if (out_fence_fd != -1)
2356                 put_unused_fd(out_fence_fd);
2357 err_in_fence:
2358         dma_fence_put(in_fence);
2359         return err;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Legacy execbuffer just creates an exec2 list from the original exec object
2364  * list array and passes it to the real function.
2365  */
2366 int
2367 i915_gem_execbuffer(struct drm_device *dev, void *data,
2368                     struct drm_file *file)
2369 {
2370         const size_t sz = sizeof(struct drm_i915_gem_exec_object2);
2371         struct drm_i915_gem_execbuffer *args = data;
2372         struct drm_i915_gem_execbuffer2 exec2;
2373         struct drm_i915_gem_exec_object *exec_list = NULL;
2374         struct drm_i915_gem_exec_object2 *exec2_list = NULL;
2375         unsigned int i;
2376         int err;
2377
2378         if (args->buffer_count < 1 || args->buffer_count > SIZE_MAX / sz - 1) {
2379                 DRM_DEBUG("execbuf2 with %d buffers\n", args->buffer_count);
2380                 return -EINVAL;
2381         }
2382
2383         exec2.buffers_ptr = args->buffers_ptr;
2384         exec2.buffer_count = args->buffer_count;
2385         exec2.batch_start_offset = args->batch_start_offset;
2386         exec2.batch_len = args->batch_len;
2387         exec2.DR1 = args->DR1;
2388         exec2.DR4 = args->DR4;
2389         exec2.num_cliprects = args->num_cliprects;
2390         exec2.cliprects_ptr = args->cliprects_ptr;
2391         exec2.flags = I915_EXEC_RENDER;
2392         i915_execbuffer2_set_context_id(exec2, 0);
2393
2394         if (!i915_gem_check_execbuffer(&exec2))
2395                 return -EINVAL;
2396
2397         /* Copy in the exec list from userland */
2398         exec_list = kvmalloc_array(args->buffer_count, sizeof(*exec_list),
2399                                    __GFP_NOWARN | GFP_TEMPORARY);
2400         exec2_list = kvmalloc_array(args->buffer_count + 1, sz,
2401                                     __GFP_NOWARN | GFP_TEMPORARY);
2402         if (exec_list == NULL || exec2_list == NULL) {
2403                 DRM_DEBUG("Failed to allocate exec list for %d buffers\n",
2404                           args->buffer_count);
2405                 kvfree(exec_list);
2406                 kvfree(exec2_list);
2407                 return -ENOMEM;
2408         }
2409         err = copy_from_user(exec_list,
2410                              u64_to_user_ptr(args->buffers_ptr),
2411                              sizeof(*exec_list) * args->buffer_count);
2412         if (err) {
2413                 DRM_DEBUG("copy %d exec entries failed %d\n",
2414                           args->buffer_count, err);
2415                 kvfree(exec_list);
2416                 kvfree(exec2_list);
2417                 return -EFAULT;
2418         }
2419
2420         for (i = 0; i < args->buffer_count; i++) {
2421                 exec2_list[i].handle = exec_list[i].handle;
2422                 exec2_list[i].relocation_count = exec_list[i].relocation_count;
2423                 exec2_list[i].relocs_ptr = exec_list[i].relocs_ptr;
2424                 exec2_list[i].alignment = exec_list[i].alignment;
2425                 exec2_list[i].offset = exec_list[i].offset;
2426                 if (INTEL_GEN(to_i915(dev)) < 4)
2427                         exec2_list[i].flags = EXEC_OBJECT_NEEDS_FENCE;
2428                 else
2429                         exec2_list[i].flags = 0;
2430         }
2431
2432         err = i915_gem_do_execbuffer(dev, file, &exec2, exec2_list);
2433         if (exec2.flags & __EXEC_HAS_RELOC) {
2434                 struct drm_i915_gem_exec_object __user *user_exec_list =
2435                         u64_to_user_ptr(args->buffers_ptr);
2436
2437                 /* Copy the new buffer offsets back to the user's exec list. */
2438                 for (i = 0; i < args->buffer_count; i++) {
2439                         if (!(exec2_list[i].offset & UPDATE))
2440                                 continue;
2441
2442                         exec2_list[i].offset =
2443                                 gen8_canonical_addr(exec2_list[i].offset & PIN_OFFSET_MASK);
2444                         exec2_list[i].offset &= PIN_OFFSET_MASK;
2445                         if (__copy_to_user(&user_exec_list[i].offset,
2446                                            &exec2_list[i].offset,
2447                                            sizeof(user_exec_list[i].offset)))
2448                                 break;
2449                 }
2450         }
2451
2452         kvfree(exec_list);
2453         kvfree(exec2_list);
2454         return err;
2455 }
2456
2457 int
2458 i915_gem_execbuffer2(struct drm_device *dev, void *data,
2459                      struct drm_file *file)
2460 {
2461         const size_t sz = sizeof(struct drm_i915_gem_exec_object2);
2462         struct drm_i915_gem_execbuffer2 *args = data;
2463         struct drm_i915_gem_exec_object2 *exec2_list;
2464         int err;
2465
2466         if (args->buffer_count < 1 || args->buffer_count > SIZE_MAX / sz - 1) {
2467                 DRM_DEBUG("execbuf2 with %d buffers\n", args->buffer_count);
2468                 return -EINVAL;
2469         }
2470
2471         if (!i915_gem_check_execbuffer(args))
2472                 return -EINVAL;
2473
2474         /* Allocate an extra slot for use by the command parser */
2475         exec2_list = kvmalloc_array(args->buffer_count + 1, sz,
2476                                     __GFP_NOWARN | GFP_TEMPORARY);
2477         if (exec2_list == NULL) {
2478                 DRM_DEBUG("Failed to allocate exec list for %d buffers\n",
2479                           args->buffer_count);
2480                 return -ENOMEM;
2481         }
2482         if (copy_from_user(exec2_list,
2483                            u64_to_user_ptr(args->buffers_ptr),
2484                            sizeof(*exec2_list) * args->buffer_count)) {
2485                 DRM_DEBUG("copy %d exec entries failed\n", args->buffer_count);
2486                 kvfree(exec2_list);
2487                 return -EFAULT;
2488         }
2489
2490         err = i915_gem_do_execbuffer(dev, file, args, exec2_list);
2491
2492         /*
2493          * Now that we have begun execution of the batchbuffer, we ignore
2494          * any new error after this point. Also given that we have already
2495          * updated the associated relocations, we try to write out the current
2496          * object locations irrespective of any error.
2497          */
2498         if (args->flags & __EXEC_HAS_RELOC) {
2499                 struct drm_i915_gem_exec_object2 __user *user_exec_list =
2500                         u64_to_user_ptr(args->buffers_ptr);
2501                 unsigned int i;
2502
2503                 /* Copy the new buffer offsets back to the user's exec list. */
2504                 user_access_begin();
2505                 for (i = 0; i < args->buffer_count; i++) {
2506                         if (!(exec2_list[i].offset & UPDATE))
2507                                 continue;
2508
2509                         exec2_list[i].offset =
2510                                 gen8_canonical_addr(exec2_list[i].offset & PIN_OFFSET_MASK);
2511                         unsafe_put_user(exec2_list[i].offset,
2512                                         &user_exec_list[i].offset,
2513                                         end_user);
2514                 }
2515 end_user:
2516                 user_access_end();
2517         }
2518
2519         args->flags &= ~__I915_EXEC_UNKNOWN_FLAGS;
2520         kvfree(exec2_list);
2521         return err;
2522 }