Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_perf.c
1 /*
2  * Copyright © 2015-2016 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *   Robert Bragg <robert@sixbynine.org>
25  */
26
27
28 /**
29  * DOC: i915 Perf Overview
30  *
31  * Gen graphics supports a large number of performance counters that can help
32  * driver and application developers understand and optimize their use of the
33  * GPU.
34  *
35  * This i915 perf interface enables userspace to configure and open a file
36  * descriptor representing a stream of GPU metrics which can then be read() as
37  * a stream of sample records.
38  *
39  * The interface is particularly suited to exposing buffered metrics that are
40  * captured by DMA from the GPU, unsynchronized with and unrelated to the CPU.
41  *
42  * Streams representing a single context are accessible to applications with a
43  * corresponding drm file descriptor, such that OpenGL can use the interface
44  * without special privileges. Access to system-wide metrics requires root
45  * privileges by default, unless changed via the dev.i915.perf_event_paranoid
46  * sysctl option.
47  *
48  */
49
50 /**
51  * DOC: i915 Perf History and Comparison with Core Perf
52  *
53  * The interface was initially inspired by the core Perf infrastructure but
54  * some notable differences are:
55  *
56  * i915 perf file descriptors represent a "stream" instead of an "event"; where
57  * a perf event primarily corresponds to a single 64bit value, while a stream
58  * might sample sets of tightly-coupled counters, depending on the
59  * configuration.  For example the Gen OA unit isn't designed to support
60  * orthogonal configurations of individual counters; it's configured for a set
61  * of related counters. Samples for an i915 perf stream capturing OA metrics
62  * will include a set of counter values packed in a compact HW specific format.
63  * The OA unit supports a number of different packing formats which can be
64  * selected by the user opening the stream. Perf has support for grouping
65  * events, but each event in the group is configured, validated and
66  * authenticated individually with separate system calls.
67  *
68  * i915 perf stream configurations are provided as an array of u64 (key,value)
69  * pairs, instead of a fixed struct with multiple miscellaneous config members,
70  * interleaved with event-type specific members.
71  *
72  * i915 perf doesn't support exposing metrics via an mmap'd circular buffer.
73  * The supported metrics are being written to memory by the GPU unsynchronized
74  * with the CPU, using HW specific packing formats for counter sets. Sometimes
75  * the constraints on HW configuration require reports to be filtered before it
76  * would be acceptable to expose them to unprivileged applications - to hide
77  * the metrics of other processes/contexts. For these use cases a read() based
78  * interface is a good fit, and provides an opportunity to filter data as it
79  * gets copied from the GPU mapped buffers to userspace buffers.
80  *
81  *
82  * Issues hit with first prototype based on Core Perf
83  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84  *
85  * The first prototype of this driver was based on the core perf
86  * infrastructure, and while we did make that mostly work, with some changes to
87  * perf, we found we were breaking or working around too many assumptions baked
88  * into perf's currently cpu centric design.
89  *
90  * In the end we didn't see a clear benefit to making perf's implementation and
91  * interface more complex by changing design assumptions while we knew we still
92  * wouldn't be able to use any existing perf based userspace tools.
93  *
94  * Also considering the Gen specific nature of the Observability hardware and
95  * how userspace will sometimes need to combine i915 perf OA metrics with
96  * side-band OA data captured via MI_REPORT_PERF_COUNT commands; we're
97  * expecting the interface to be used by a platform specific userspace such as
98  * OpenGL or tools. This is to say; we aren't inherently missing out on having
99  * a standard vendor/architecture agnostic interface by not using perf.
100  *
101  *
102  * For posterity, in case we might re-visit trying to adapt core perf to be
103  * better suited to exposing i915 metrics these were the main pain points we
104  * hit:
105  *
106  * - The perf based OA PMU driver broke some significant design assumptions:
107  *
108  *   Existing perf pmus are used for profiling work on a cpu and we were
109  *   introducing the idea of _IS_DEVICE pmus with different security
110  *   implications, the need to fake cpu-related data (such as user/kernel
111  *   registers) to fit with perf's current design, and adding _DEVICE records
112  *   as a way to forward device-specific status records.
113  *
114  *   The OA unit writes reports of counters into a circular buffer, without
115  *   involvement from the CPU, making our PMU driver the first of a kind.
116  *
117  *   Given the way we were periodically forward data from the GPU-mapped, OA
118  *   buffer to perf's buffer, those bursts of sample writes looked to perf like
119  *   we were sampling too fast and so we had to subvert its throttling checks.
120  *
121  *   Perf supports groups of counters and allows those to be read via
122  *   transactions internally but transactions currently seem designed to be
123  *   explicitly initiated from the cpu (say in response to a userspace read())
124  *   and while we could pull a report out of the OA buffer we can't
125  *   trigger a report from the cpu on demand.
126  *
127  *   Related to being report based; the OA counters are configured in HW as a
128  *   set while perf generally expects counter configurations to be orthogonal.
129  *   Although counters can be associated with a group leader as they are
130  *   opened, there's no clear precedent for being able to provide group-wide
131  *   configuration attributes (for example we want to let userspace choose the
132  *   OA unit report format used to capture all counters in a set, or specify a
133  *   GPU context to filter metrics on). We avoided using perf's grouping
134  *   feature and forwarded OA reports to userspace via perf's 'raw' sample
135  *   field. This suited our userspace well considering how coupled the counters
136  *   are when dealing with normalizing. It would be inconvenient to split
137  *   counters up into separate events, only to require userspace to recombine
138  *   them. For Mesa it's also convenient to be forwarded raw, periodic reports
139  *   for combining with the side-band raw reports it captures using
140  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands.
141  *
142  *   - As a side note on perf's grouping feature; there was also some concern
143  *     that using PERF_FORMAT_GROUP as a way to pack together counter values
144  *     would quite drastically inflate our sample sizes, which would likely
145  *     lower the effective sampling resolutions we could use when the available
146  *     memory bandwidth is limited.
147  *
148  *     With the OA unit's report formats, counters are packed together as 32
149  *     or 40bit values, with the largest report size being 256 bytes.
150  *
151  *     PERF_FORMAT_GROUP values are 64bit, but there doesn't appear to be a
152  *     documented ordering to the values, implying PERF_FORMAT_ID must also be
153  *     used to add a 64bit ID before each value; giving 16 bytes per counter.
154  *
155  *   Related to counter orthogonality; we can't time share the OA unit, while
156  *   event scheduling is a central design idea within perf for allowing
157  *   userspace to open + enable more events than can be configured in HW at any
158  *   one time.  The OA unit is not designed to allow re-configuration while in
159  *   use. We can't reconfigure the OA unit without losing internal OA unit
160  *   state which we can't access explicitly to save and restore. Reconfiguring
161  *   the OA unit is also relatively slow, involving ~100 register writes. From
162  *   userspace Mesa also depends on a stable OA configuration when emitting
163  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands and importantly the OA unit can't be
164  *   disabled while there are outstanding MI_RPC commands lest we hang the
165  *   command streamer.
166  *
167  *   The contents of sample records aren't extensible by device drivers (i.e.
168  *   the sample_type bits). As an example; Sourab Gupta had been looking to
169  *   attach GPU timestamps to our OA samples. We were shoehorning OA reports
170  *   into sample records by using the 'raw' field, but it's tricky to pack more
171  *   than one thing into this field because events/core.c currently only lets a
172  *   pmu give a single raw data pointer plus len which will be copied into the
173  *   ring buffer. To include more than the OA report we'd have to copy the
174  *   report into an intermediate larger buffer. I'd been considering allowing a
175  *   vector of data+len values to be specified for copying the raw data, but
176  *   it felt like a kludge to being using the raw field for this purpose.
177  *
178  * - It felt like our perf based PMU was making some technical compromises
179  *   just for the sake of using perf:
180  *
181  *   perf_event_open() requires events to either relate to a pid or a specific
182  *   cpu core, while our device pmu related to neither.  Events opened with a
183  *   pid will be automatically enabled/disabled according to the scheduling of
184  *   that process - so not appropriate for us. When an event is related to a
185  *   cpu id, perf ensures pmu methods will be invoked via an inter process
186  *   interrupt on that core. To avoid invasive changes our userspace opened OA
187  *   perf events for a specific cpu. This was workable but it meant the
188  *   majority of the OA driver ran in atomic context, including all OA report
189  *   forwarding, which wasn't really necessary in our case and seems to make
190  *   our locking requirements somewhat complex as we handled the interaction
191  *   with the rest of the i915 driver.
192  */
193
194 #include <linux/anon_inodes.h>
195 #include <linux/sizes.h>
196 #include <linux/uuid.h>
197
198 #include "i915_drv.h"
199 #include "i915_oa_hsw.h"
200 #include "i915_oa_bdw.h"
201 #include "i915_oa_chv.h"
202 #include "i915_oa_sklgt2.h"
203 #include "i915_oa_sklgt3.h"
204 #include "i915_oa_sklgt4.h"
205 #include "i915_oa_bxt.h"
206 #include "i915_oa_kblgt2.h"
207 #include "i915_oa_kblgt3.h"
208 #include "i915_oa_glk.h"
209 #include "i915_oa_cflgt2.h"
210 #include "i915_oa_cflgt3.h"
211 #include "i915_oa_cnl.h"
212 #include "i915_oa_icl.h"
213 #include "intel_lrc_reg.h"
214
215 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
216  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
217  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
218  */
219 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
220
221 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
222
223 /**
224  * DOC: OA Tail Pointer Race
225  *
226  * There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
227  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
228  * been written out to the OA buffer so far (in terms of what's visible to the
229  * CPU).
230  *
231  * Although this can be observed explicitly while copying reports to userspace
232  * by checking for a zeroed report-id field in tail reports, we want to account
233  * for this earlier, as part of the oa_buffer_check to avoid lots of redundant
234  * read() attempts.
235  *
236  * In effect we define a tail pointer for reading that lags the real tail
237  * pointer by at least %OA_TAIL_MARGIN_NSEC nanoseconds, which gives enough
238  * time for the corresponding reports to become visible to the CPU.
239  *
240  * To manage this we actually track two tail pointers:
241  *  1) An 'aging' tail with an associated timestamp that is tracked until we
242  *     can trust the corresponding data is visible to the CPU; at which point
243  *     it is considered 'aged'.
244  *  2) An 'aged' tail that can be used for read()ing.
245  *
246  * The two separate pointers let us decouple read()s from tail pointer aging.
247  *
248  * The tail pointers are checked and updated at a limited rate within a hrtimer
249  * callback (the same callback that is used for delivering EPOLLIN events)
250  *
251  * Initially the tails are marked invalid with %INVALID_TAIL_PTR which
252  * indicates that an updated tail pointer is needed.
253  *
254  * Most of the implementation details for this workaround are in
255  * oa_buffer_check_unlocked() and _append_oa_reports()
256  *
257  * Note for posterity: previously the driver used to define an effective tail
258  * pointer that lagged the real pointer by a 'tail margin' measured in bytes
259  * derived from %OA_TAIL_MARGIN_NSEC and the configured sampling frequency.
260  * This was flawed considering that the OA unit may also automatically generate
261  * non-periodic reports (such as on context switch) or the OA unit may be
262  * enabled without any periodic sampling.
263  */
264 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
265 #define INVALID_TAIL_PTR        0xffffffff
266
267 /* frequency for checking whether the OA unit has written new reports to the
268  * circular OA buffer...
269  */
270 #define POLL_FREQUENCY 200
271 #define POLL_PERIOD (NSEC_PER_SEC / POLL_FREQUENCY)
272
273 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
274 static int zero;
275 static int one = 1;
276 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
277
278 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
279  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
280  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
281  *
282  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
283  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
284  * overflow in OA report timestamps.
285  */
286 #define OA_EXPONENT_MAX 31
287
288 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
289
290 /* On Gen8+ automatically triggered OA reports include a 'reason' field... */
291 #define OAREPORT_REASON_MASK           0x3f
292 #define OAREPORT_REASON_SHIFT          19
293 #define OAREPORT_REASON_TIMER          (1<<0)
294 #define OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH     (1<<3)
295 #define OAREPORT_REASON_CLK_RATIO      (1<<5)
296
297
298 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
299  *
300  * The highest sampling frequency we can theoretically program the OA unit
301  * with is always half the timestamp frequency: E.g. 6.25Mhz for Haswell.
302  *
303  * Initialized just before we register the sysctl parameter.
304  */
305 static int oa_sample_rate_hard_limit;
306
307 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
308  * allow that by default unless root...
309  *
310  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
311  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
312  */
313 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
314
315 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
316  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
317  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
318  */
319 static const struct i915_oa_format hsw_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
320         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
321         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
322         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
323         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
324         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
325         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
326         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
327         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
328 };
329
330 static const struct i915_oa_format gen8_plus_oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
331         [I915_OA_FORMAT_A12]                = { 0, 64 },
332         [I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8]          = { 2, 128 },
333         [I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8] = { 5, 256 },
334         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]              = { 7, 64 },
335 };
336
337 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
338
339 /**
340  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
341  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
342  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
343  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
344  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
345  * @oa_format: An OA unit HW report format
346  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
347  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
348  *
349  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
350  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
351  * which starts out zero initialized.
352  */
353 struct perf_open_properties {
354         u32 sample_flags;
355
356         u64 single_context:1;
357         u64 ctx_handle;
358
359         /* OA sampling state */
360         int metrics_set;
361         int oa_format;
362         bool oa_periodic;
363         int oa_period_exponent;
364 };
365
366 static void free_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
367                            struct i915_oa_config *oa_config)
368 {
369         if (!PTR_ERR(oa_config->flex_regs))
370                 kfree(oa_config->flex_regs);
371         if (!PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs))
372                 kfree(oa_config->b_counter_regs);
373         if (!PTR_ERR(oa_config->mux_regs))
374                 kfree(oa_config->mux_regs);
375         kfree(oa_config);
376 }
377
378 static void put_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
379                           struct i915_oa_config *oa_config)
380 {
381         if (!atomic_dec_and_test(&oa_config->ref_count))
382                 return;
383
384         free_oa_config(dev_priv, oa_config);
385 }
386
387 static int get_oa_config(struct drm_i915_private *dev_priv,
388                          int metrics_set,
389                          struct i915_oa_config **out_config)
390 {
391         int ret;
392
393         if (metrics_set == 1) {
394                 *out_config = &dev_priv->perf.oa.test_config;
395                 atomic_inc(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count);
396                 return 0;
397         }
398
399         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
400         if (ret)
401                 return ret;
402
403         *out_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, metrics_set);
404         if (!*out_config)
405                 ret = -EINVAL;
406         else
407                 atomic_inc(&(*out_config)->ref_count);
408
409         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
410
411         return ret;
412 }
413
414 static u32 gen8_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
415 {
416         return I915_READ(GEN8_OATAILPTR) & GEN8_OATAILPTR_MASK;
417 }
418
419 static u32 gen7_oa_hw_tail_read(struct drm_i915_private *dev_priv)
420 {
421         u32 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
422
423         return oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
424 }
425
426 /**
427  * oa_buffer_check_unlocked - check for data and update tail ptr state
428  * @dev_priv: i915 device instance
429  *
430  * This is either called via fops (for blocking reads in user ctx) or the poll
431  * check hrtimer (atomic ctx) to check the OA buffer tail pointer and check
432  * if there is data available for userspace to read.
433  *
434  * This function is central to providing a workaround for the OA unit tail
435  * pointer having a race with respect to what data is visible to the CPU.
436  * It is responsible for reading tail pointers from the hardware and giving
437  * the pointers time to 'age' before they are made available for reading.
438  * (See description of OA_TAIL_MARGIN_NSEC above for further details.)
439  *
440  * Besides returning true when there is data available to read() this function
441  * also has the side effect of updating the oa_buffer.tails[], .aging_timestamp
442  * and .aged_tail_idx state used for reading.
443  *
444  * Note: It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is
445  * only called while the stream is enabled, while the global OA configuration
446  * can't be modified.
447  *
448  * Returns: %true if the OA buffer contains data, else %false
449  */
450 static bool oa_buffer_check_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv)
451 {
452         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
453         unsigned long flags;
454         unsigned int aged_idx;
455         u32 head, hw_tail, aged_tail, aging_tail;
456         u64 now;
457
458         /* We have to consider the (unlikely) possibility that read() errors
459          * could result in an OA buffer reset which might reset the head,
460          * tails[] and aged_tail state.
461          */
462         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
463
464         /* NB: The head we observe here might effectively be a little out of
465          * date (between head and tails[aged_idx].offset if there is currently
466          * a read() in progress.
467          */
468         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
469
470         aged_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
471         aged_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_idx].offset;
472         aging_tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset;
473
474         hw_tail = dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read(dev_priv);
475
476         /* The tail pointer increases in 64 byte increments,
477          * not in report_size steps...
478          */
479         hw_tail &= ~(report_size - 1);
480
481         now = ktime_get_mono_fast_ns();
482
483         /* Update the aged tail
484          *
485          * Flip the tail pointer available for read()s once the aging tail is
486          * old enough to trust that the corresponding data will be visible to
487          * the CPU...
488          *
489          * Do this before updating the aging pointer in case we may be able to
490          * immediately start aging a new pointer too (if new data has become
491          * available) without needing to wait for a later hrtimer callback.
492          */
493         if (aging_tail != INVALID_TAIL_PTR &&
494             ((now - dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp) >
495              OA_TAIL_MARGIN_NSEC)) {
496
497                 aged_idx ^= 1;
498                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx = aged_idx;
499
500                 aged_tail = aging_tail;
501
502                 /* Mark that we need a new pointer to start aging... */
503                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset = INVALID_TAIL_PTR;
504                 aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
505         }
506
507         /* Update the aging tail
508          *
509          * We throttle aging tail updates until we have a new tail that
510          * represents >= one report more data than is already available for
511          * reading. This ensures there will be enough data for a successful
512          * read once this new pointer has aged and ensures we will give the new
513          * pointer time to age.
514          */
515         if (aging_tail == INVALID_TAIL_PTR &&
516             (aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ||
517              OA_TAKEN(hw_tail, aged_tail) >= report_size)) {
518                 struct i915_vma *vma = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma;
519                 u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(vma);
520
521                 /* Be paranoid and do a bounds check on the pointer read back
522                  * from hardware, just in case some spurious hardware condition
523                  * could put the tail out of bounds...
524                  */
525                 if (hw_tail >= gtt_offset &&
526                     hw_tail < (gtt_offset + OA_BUFFER_SIZE)) {
527                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[!aged_idx].offset =
528                                 aging_tail = hw_tail;
529                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aging_timestamp = now;
530                 } else {
531                         DRM_ERROR("Ignoring spurious out of range OA buffer tail pointer = %u\n",
532                                   hw_tail);
533                 }
534         }
535
536         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
537
538         return aged_tail == INVALID_TAIL_PTR ?
539                 false : OA_TAKEN(aged_tail, head) >= report_size;
540 }
541
542 /**
543  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
544  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
545  * @buf: destination buffer given by userspace
546  * @count: the number of bytes userspace wants to read
547  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
548  * @type: The kind of status to report to userspace
549  *
550  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
551  * into the userspace read() buffer.
552  *
553  * The @buf @offset will only be updated on success.
554  *
555  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
556  */
557 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
558                             char __user *buf,
559                             size_t count,
560                             size_t *offset,
561                             enum drm_i915_perf_record_type type)
562 {
563         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
564
565         if ((count - *offset) < header.size)
566                 return -ENOSPC;
567
568         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
569                 return -EFAULT;
570
571         (*offset) += header.size;
572
573         return 0;
574 }
575
576 /**
577  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
578  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
579  * @buf: destination buffer given by userspace
580  * @count: the number of bytes userspace wants to read
581  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
582  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
583  *
584  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
585  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
586  * function copies the requested components of a single sample to the given
587  * read() @buf.
588  *
589  * The @buf @offset will only be updated on success.
590  *
591  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
592  */
593 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
594                             char __user *buf,
595                             size_t count,
596                             size_t *offset,
597                             const u8 *report)
598 {
599         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
600         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
601         struct drm_i915_perf_record_header header;
602         u32 sample_flags = stream->sample_flags;
603
604         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
605         header.pad = 0;
606         header.size = stream->sample_size;
607
608         if ((count - *offset) < header.size)
609                 return -ENOSPC;
610
611         buf += *offset;
612         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
613                 return -EFAULT;
614         buf += sizeof(header);
615
616         if (sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) {
617                 if (copy_to_user(buf, report, report_size))
618                         return -EFAULT;
619         }
620
621         (*offset) += header.size;
622
623         return 0;
624 }
625
626 /**
627  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
628  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
629  * @buf: destination buffer given by userspace
630  * @count: the number of bytes userspace wants to read
631  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
632  *
633  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
634  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
635  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
636  * to decide if the error should be squashed before returning to
637  * userspace.
638  *
639  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
640  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
641  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
642  * Gen PRM naming convention.
643  *
644  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
645  */
646 static int gen8_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
647                                   char __user *buf,
648                                   size_t count,
649                                   size_t *offset)
650 {
651         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
652         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
653         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
654         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
655         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
656         size_t start_offset = *offset;
657         unsigned long flags;
658         unsigned int aged_tail_idx;
659         u32 head, tail;
660         u32 taken;
661         int ret = 0;
662
663         if (WARN_ON(!stream->enabled))
664                 return -EIO;
665
666         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
667
668         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
669         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
670         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
671
672         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
673
674         /*
675          * An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
676          * hrtimer callback to give us a pointer
677          */
678         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
679                 return -EAGAIN;
680
681         /*
682          * NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
683          * while indexing relative to oa_buf_base.
684          */
685         head -= gtt_offset;
686         tail -= gtt_offset;
687
688         /*
689          * An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
690          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
691          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
692          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
693          * all a power of two).
694          */
695         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
696                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
697                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
698                       head, tail))
699                 return -EIO;
700
701
702         for (/* none */;
703              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
704              head = (head + report_size) & mask) {
705                 u8 *report = oa_buf_base + head;
706                 u32 *report32 = (void *)report;
707                 u32 ctx_id;
708                 u32 reason;
709
710                 /*
711                  * All the report sizes factor neatly into the buffer
712                  * size so we never expect to see a report split
713                  * between the beginning and end of the buffer.
714                  *
715                  * Given the initial alignment check a misalignment
716                  * here would imply a driver bug that would result
717                  * in an overrun.
718                  */
719                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
720                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
721                         break;
722                 }
723
724                 /*
725                  * The reason field includes flags identifying what
726                  * triggered this specific report (mostly timer
727                  * triggered or e.g. due to a context switch).
728                  *
729                  * This field is never expected to be zero so we can
730                  * check that the report isn't invalid before copying
731                  * it to userspace...
732                  */
733                 reason = ((report32[0] >> OAREPORT_REASON_SHIFT) &
734                           OAREPORT_REASON_MASK);
735                 if (reason == 0) {
736                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
737                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
738                         continue;
739                 }
740
741                 ctx_id = report32[2] & dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
742
743                 /*
744                  * Squash whatever is in the CTX_ID field if it's marked as
745                  * invalid to be sure we avoid false-positive, single-context
746                  * filtering below...
747                  *
748                  * Note: that we don't clear the valid_ctx_bit so userspace can
749                  * understand that the ID has been squashed by the kernel.
750                  */
751                 if (!(report32[0] & dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit))
752                         ctx_id = report32[2] = INVALID_CTX_ID;
753
754                 /*
755                  * NB: For Gen 8 the OA unit no longer supports clock gating
756                  * off for a specific context and the kernel can't securely
757                  * stop the counters from updating as system-wide / global
758                  * values.
759                  *
760                  * Automatic reports now include a context ID so reports can be
761                  * filtered on the cpu but it's not worth trying to
762                  * automatically subtract/hide counter progress for other
763                  * contexts while filtering since we can't stop userspace
764                  * issuing MI_REPORT_PERF_COUNT commands which would still
765                  * provide a side-band view of the real values.
766                  *
767                  * To allow userspace (such as Mesa/GL_INTEL_performance_query)
768                  * to normalize counters for a single filtered context then it
769                  * needs be forwarded bookend context-switch reports so that it
770                  * can track switches in between MI_REPORT_PERF_COUNT commands
771                  * and can itself subtract/ignore the progress of counters
772                  * associated with other contexts. Note that the hardware
773                  * automatically triggers reports when switching to a new
774                  * context which are tagged with the ID of the newly active
775                  * context. To avoid the complexity (and likely fragility) of
776                  * reading ahead while parsing reports to try and minimize
777                  * forwarding redundant context switch reports (i.e. between
778                  * other, unrelated contexts) we simply elect to forward them
779                  * all.
780                  *
781                  * We don't rely solely on the reason field to identify context
782                  * switches since it's not-uncommon for periodic samples to
783                  * identify a switch before any 'context switch' report.
784                  */
785                 if (!dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx ||
786                     dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id == ctx_id ||
787                     (dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id ==
788                      dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id) ||
789                     reason & OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH) {
790
791                         /*
792                          * While filtering for a single context we avoid
793                          * leaking the IDs of other contexts.
794                          */
795                         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream->ctx &&
796                             dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id != ctx_id) {
797                                 report32[2] = INVALID_CTX_ID;
798                         }
799
800                         ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset,
801                                                report);
802                         if (ret)
803                                 break;
804
805                         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = ctx_id;
806                 }
807
808                 /*
809                  * The above reason field sanity check is based on
810                  * the assumption that the OA buffer is initially
811                  * zeroed and we reset the field after copying so the
812                  * check is still meaningful once old reports start
813                  * being overwritten.
814                  */
815                 report32[0] = 0;
816         }
817
818         if (start_offset != *offset) {
819                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
820
821                 /*
822                  * We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
823                  * relative to oa_buf_base so put back here...
824                  */
825                 head += gtt_offset;
826
827                 I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, head & GEN8_OAHEADPTR_MASK);
828                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
829
830                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
831         }
832
833         return ret;
834 }
835
836 /**
837  * gen8_oa_read - copy status records then buffered OA reports
838  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
839  * @buf: destination buffer given by userspace
840  * @count: the number of bytes userspace wants to read
841  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
842  *
843  * Checks OA unit status registers and if necessary appends corresponding
844  * status records for userspace (such as for a buffer full condition) and then
845  * initiate appending any buffered OA reports.
846  *
847  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
848  * the userspace buffer.
849  *
850  * NB: some data may be successfully copied to the userspace buffer
851  * even if an error is returned, and this is reflected in the
852  * updated @offset.
853  *
854  * Returns: zero on success or a negative error code
855  */
856 static int gen8_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
857                         char __user *buf,
858                         size_t count,
859                         size_t *offset)
860 {
861         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
862         u32 oastatus;
863         int ret;
864
865         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
866                 return -EIO;
867
868         oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
869
870         /*
871          * We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
872          *
873          * Although theoretically we could handle this more gracefully
874          * sometimes, some Gens don't correctly suppress certain
875          * automatically triggered reports in this condition and so we
876          * have to assume that old reports are now being trampled
877          * over.
878          *
879          * Considering how we don't currently give userspace control
880          * over the OA buffer size and always configure a large 16MB
881          * buffer, then a buffer overflow does anyway likely indicate
882          * that something has gone quite badly wrong.
883          */
884         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_OABUFFER_OVERFLOW) {
885                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
886                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
887                 if (ret)
888                         return ret;
889
890                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
891                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
892
893                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
894                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
895
896                 /*
897                  * Note: .oa_enable() is expected to re-init the oabuffer and
898                  * reset GEN8_OASTATUS for us
899                  */
900                 oastatus = I915_READ(GEN8_OASTATUS);
901         }
902
903         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST) {
904                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
905                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
906                 if (ret)
907                         return ret;
908                 I915_WRITE(GEN8_OASTATUS,
909                            oastatus & ~GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST);
910         }
911
912         return gen8_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
913 }
914
915 /**
916  * Copies all buffered OA reports into userspace read() buffer.
917  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
918  * @buf: destination buffer given by userspace
919  * @count: the number of bytes userspace wants to read
920  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
921  *
922  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
923  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
924  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
925  * to decide if the error should be squashed before returning to
926  * userspace.
927  *
928  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
929  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
930  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
931  * Gen PRM naming convention.
932  *
933  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
934  */
935 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
936                                   char __user *buf,
937                                   size_t count,
938                                   size_t *offset)
939 {
940         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
941         int report_size = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size;
942         u8 *oa_buf_base = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr;
943         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
944         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
945         size_t start_offset = *offset;
946         unsigned long flags;
947         unsigned int aged_tail_idx;
948         u32 head, tail;
949         u32 taken;
950         int ret = 0;
951
952         if (WARN_ON(!stream->enabled))
953                 return -EIO;
954
955         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
956
957         head = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head;
958         aged_tail_idx = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.aged_tail_idx;
959         tail = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[aged_tail_idx].offset;
960
961         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
962
963         /* An invalid tail pointer here means we're still waiting for the poll
964          * hrtimer callback to give us a pointer
965          */
966         if (tail == INVALID_TAIL_PTR)
967                 return -EAGAIN;
968
969         /* NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
970          * while indexing relative to oa_buf_base.
971          */
972         head -= gtt_offset;
973         tail -= gtt_offset;
974
975         /* An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
976          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
977          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
978          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
979          * all a power of two).
980          */
981         if (WARN_ONCE(head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
982                       tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
983                       "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
984                       head, tail))
985                 return -EIO;
986
987
988         for (/* none */;
989              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
990              head = (head + report_size) & mask) {
991                 u8 *report = oa_buf_base + head;
992                 u32 *report32 = (void *)report;
993
994                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
995                  * size so we never expect to see a report split
996                  * between the beginning and end of the buffer.
997                  *
998                  * Given the initial alignment check a misalignment
999                  * here would imply a driver bug that would result
1000                  * in an overrun.
1001                  */
1002                 if (WARN_ON((OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
1003                         DRM_ERROR("Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
1004                         break;
1005                 }
1006
1007                 /* The report-ID field for periodic samples includes
1008                  * some undocumented flags related to what triggered
1009                  * the report and is never expected to be zero so we
1010                  * can check that the report isn't invalid before
1011                  * copying it to userspace...
1012                  */
1013                 if (report32[0] == 0) {
1014                         if (__ratelimit(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs))
1015                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
1016                         continue;
1017                 }
1018
1019                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
1020                 if (ret)
1021                         break;
1022
1023                 /* The above report-id field sanity check is based on
1024                  * the assumption that the OA buffer is initially
1025                  * zeroed and we reset the field after copying so the
1026                  * check is still meaningful once old reports start
1027                  * being overwritten.
1028                  */
1029                 report32[0] = 0;
1030         }
1031
1032         if (start_offset != *offset) {
1033                 spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1034
1035                 /* We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
1036                  * relative to oa_buf_base so put back here...
1037                  */
1038                 head += gtt_offset;
1039
1040                 I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1041                            ((head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
1042                             GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT));
1043                 dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = head;
1044
1045                 spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1046         }
1047
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
1053  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1054  * @buf: destination buffer given by userspace
1055  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1056  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1057  *
1058  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
1059  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
1060  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
1061  *
1062  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1063  * the userspace buffer.
1064  *
1065  * Returns: zero on success or a negative error code
1066  */
1067 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1068                         char __user *buf,
1069                         size_t count,
1070                         size_t *offset)
1071 {
1072         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1073         u32 oastatus1;
1074         int ret;
1075
1076         if (WARN_ON(!dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr))
1077                 return -EIO;
1078
1079         oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1080
1081         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
1082          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
1083          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
1084          * that have already been reported to userspace.
1085          */
1086         oastatus1 &= ~dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1;
1087
1088         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
1089          *
1090          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
1091          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
1092          *   which will start to report a near-empty buffer after an
1093          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
1094          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
1095          *   the state again.
1096          *
1097          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
1098          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
1099          *   reports when copying to userspace that assume new reports
1100          *   are being written to cleared memory.
1101          *
1102          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
1103          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
1104          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
1105          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
1106          *   now.
1107          */
1108         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
1109                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1110                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
1111                 if (ret)
1112                         return ret;
1113
1114                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
1115                           dev_priv->perf.oa.period_exponent);
1116
1117                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
1118                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
1119
1120                 oastatus1 = I915_READ(GEN7_OASTATUS1);
1121         }
1122
1123         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
1124                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1125                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
1126                 if (ret)
1127                         return ret;
1128                 dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 |=
1129                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
1130         }
1131
1132         return gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
1133 }
1134
1135 /**
1136  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
1137  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1138  *
1139  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
1140  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
1141  * OA buffer and wakes us.
1142  *
1143  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
1144  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
1145  * really data ready for userspace yet.
1146  *
1147  * Returns: zero on success or a negative error code
1148  */
1149 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
1150 {
1151         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1152
1153         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
1154         if (!dev_priv->perf.oa.periodic)
1155                 return -EIO;
1156
1157         return wait_event_interruptible(dev_priv->perf.oa.poll_wq,
1158                                         oa_buffer_check_unlocked(dev_priv));
1159 }
1160
1161 /**
1162  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
1163  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1164  * @file: An i915 perf stream file
1165  * @wait: poll() state table
1166  *
1167  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
1168  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
1169  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
1170  */
1171 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
1172                               struct file *file,
1173                               poll_table *wait)
1174 {
1175         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1176
1177         poll_wait(file, &dev_priv->perf.oa.poll_wq, wait);
1178 }
1179
1180 /**
1181  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
1182  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1183  * @buf: destination buffer given by userspace
1184  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1185  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1186  *
1187  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1188  * the userspace buffer.
1189  *
1190  * Returns: zero on success or a negative error code
1191  */
1192 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1193                         char __user *buf,
1194                         size_t count,
1195                         size_t *offset)
1196 {
1197         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1198
1199         return dev_priv->perf.oa.ops.read(stream, buf, count, offset);
1200 }
1201
1202 static struct intel_context *oa_pin_context(struct drm_i915_private *i915,
1203                                             struct i915_gem_context *ctx)
1204 {
1205         struct intel_engine_cs *engine = i915->engine[RCS];
1206         struct intel_context *ce;
1207         int ret;
1208
1209         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&i915->drm);
1210         if (ret)
1211                 return ERR_PTR(ret);
1212
1213         /*
1214          * As the ID is the gtt offset of the context's vma we
1215          * pin the vma to ensure the ID remains fixed.
1216          *
1217          * NB: implied RCS engine...
1218          */
1219         ce = intel_context_pin(ctx, engine);
1220         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1221         if (IS_ERR(ce))
1222                 return ce;
1223
1224         i915->perf.oa.pinned_ctx = ce;
1225
1226         return ce;
1227 }
1228
1229 /**
1230  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
1231  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1232  *
1233  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
1234  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
1235  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
1236  *
1237  * Returns: zero on success or a negative error code
1238  */
1239 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1240 {
1241         struct drm_i915_private *i915 = stream->dev_priv;
1242         struct intel_context *ce;
1243
1244         ce = oa_pin_context(i915, stream->ctx);
1245         if (IS_ERR(ce))
1246                 return PTR_ERR(ce);
1247
1248         switch (INTEL_GEN(i915)) {
1249         case 7: {
1250                 /*
1251                  * On Haswell we don't do any post processing of the reports
1252                  * and don't need to use the mask.
1253                  */
1254                 i915->perf.oa.specific_ctx_id = i915_ggtt_offset(ce->state);
1255                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask = 0;
1256                 break;
1257         }
1258
1259         case 8:
1260         case 9:
1261         case 10:
1262                 if (USES_GUC_SUBMISSION(i915)) {
1263                         /*
1264                          * When using GuC, the context descriptor we write in
1265                          * i915 is read by GuC and rewritten before it's
1266                          * actually written into the hardware. The LRCA is
1267                          * what is put into the context id field of the
1268                          * context descriptor by GuC. Because it's aligned to
1269                          * a page, the lower 12bits are always at 0 and
1270                          * dropped by GuC. They won't be part of the context
1271                          * ID in the OA reports, so squash those lower bits.
1272                          */
1273                         i915->perf.oa.specific_ctx_id =
1274                                 lower_32_bits(ce->lrc_desc) >> 12;
1275
1276                         /*
1277                          * GuC uses the top bit to signal proxy submission, so
1278                          * ignore that bit.
1279                          */
1280                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1281                                 (1U << (GEN8_CTX_ID_WIDTH - 1)) - 1;
1282                 } else {
1283                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1284                                 (1U << GEN8_CTX_ID_WIDTH) - 1;
1285                         i915->perf.oa.specific_ctx_id =
1286                                 upper_32_bits(ce->lrc_desc);
1287                         i915->perf.oa.specific_ctx_id &=
1288                                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
1289                 }
1290                 break;
1291
1292         case 11: {
1293                 i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask =
1294                         ((1U << GEN11_SW_CTX_ID_WIDTH) - 1) << (GEN11_SW_CTX_ID_SHIFT - 32) |
1295                         ((1U << GEN11_ENGINE_INSTANCE_WIDTH) - 1) << (GEN11_ENGINE_INSTANCE_SHIFT - 32) |
1296                         ((1 << GEN11_ENGINE_CLASS_WIDTH) - 1) << (GEN11_ENGINE_CLASS_SHIFT - 32);
1297                 i915->perf.oa.specific_ctx_id = upper_32_bits(ce->lrc_desc);
1298                 i915->perf.oa.specific_ctx_id &=
1299                         i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask;
1300                 break;
1301         }
1302
1303         default:
1304                 MISSING_CASE(INTEL_GEN(i915));
1305         }
1306
1307         DRM_DEBUG_DRIVER("filtering on ctx_id=0x%x ctx_id_mask=0x%x\n",
1308                          i915->perf.oa.specific_ctx_id,
1309                          i915->perf.oa.specific_ctx_id_mask);
1310
1311         return 0;
1312 }
1313
1314 /**
1315  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
1316  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1317  *
1318  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
1319  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
1320  */
1321 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1322 {
1323         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1324         struct intel_context *ce;
1325
1326         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1327         dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id_mask = 0;
1328
1329         ce = fetch_and_zero(&dev_priv->perf.oa.pinned_ctx);
1330         if (ce) {
1331                 mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1332                 intel_context_unpin(ce);
1333                 mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1334         }
1335 }
1336
1337 static void
1338 free_oa_buffer(struct drm_i915_private *i915)
1339 {
1340         mutex_lock(&i915->drm.struct_mutex);
1341
1342         i915_vma_unpin_and_release(&i915->perf.oa.oa_buffer.vma,
1343                                    I915_VMA_RELEASE_MAP);
1344
1345         mutex_unlock(&i915->drm.struct_mutex);
1346
1347         i915->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1348 }
1349
1350 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
1351 {
1352         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1353
1354         BUG_ON(stream != dev_priv->perf.oa.exclusive_stream);
1355
1356         /*
1357          * Unset exclusive_stream first, it will be checked while disabling
1358          * the metric set on gen8+.
1359          */
1360         mutex_lock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1361         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
1362         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
1363         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1364
1365         free_oa_buffer(dev_priv);
1366
1367         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
1368         intel_runtime_pm_put(dev_priv, stream->wakeref);
1369
1370         if (stream->ctx)
1371                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1372
1373         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
1374
1375         if (dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed) {
1376                 DRM_NOTE("%d spurious OA report notices suppressed due to ratelimiting\n",
1377                          dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs.missed);
1378         }
1379 }
1380
1381 static void gen7_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1382 {
1383         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1384         unsigned long flags;
1385
1386         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1387
1388         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
1389          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
1390          */
1391         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS2,
1392                    gtt_offset | GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT); /* head */
1393         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1394
1395         I915_WRITE(GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
1396
1397         I915_WRITE(GEN7_OASTATUS1, gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M); /* tail */
1398
1399         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1400         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1401         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1402
1403         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1404
1405         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
1406          * already seen since they can't be cleared while periodic
1407          * sampling is enabled.
1408          */
1409         dev_priv->perf.oa.gen7_latched_oastatus1 = 0;
1410
1411         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
1412          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1413          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1414          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1415          *
1416          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1417          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
1418          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
1419          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1420          * memory...
1421          */
1422         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1423
1424         /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1425          * concurrent streams in the future.
1426          */
1427         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1428 }
1429
1430 static void gen8_init_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1431 {
1432         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma);
1433         unsigned long flags;
1434
1435         spin_lock_irqsave(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1436
1437         I915_WRITE(GEN8_OASTATUS, 0);
1438         I915_WRITE(GEN8_OAHEADPTR, gtt_offset);
1439         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.head = gtt_offset;
1440
1441         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER_UDW, 0);
1442
1443         /*
1444          * PRM says:
1445          *
1446          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1447          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1448          *  to enable proper functionality of the overflow
1449          *  bit."
1450          */
1451         I915_WRITE(GEN8_OABUFFER, gtt_offset |
1452                    OABUFFER_SIZE_16M | GEN8_OABUFFER_MEM_SELECT_GGTT);
1453         I915_WRITE(GEN8_OATAILPTR, gtt_offset & GEN8_OATAILPTR_MASK);
1454
1455         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1456         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[0].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1457         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.tails[1].offset = INVALID_TAIL_PTR;
1458
1459         /*
1460          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1461          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1462          * context.
1463          */
1464         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1465
1466         spin_unlock_irqrestore(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock, flags);
1467
1468         /*
1469          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1470          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1471          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1472          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1473          *
1474          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1475          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1476          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1477          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1478          * memory...
1479          */
1480         memset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1481
1482         /*
1483          * Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
1484          * concurrent streams in the future.
1485          */
1486         dev_priv->perf.oa.pollin = false;
1487 }
1488
1489 static int alloc_oa_buffer(struct drm_i915_private *dev_priv)
1490 {
1491         struct drm_i915_gem_object *bo;
1492         struct i915_vma *vma;
1493         int ret;
1494
1495         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma))
1496                 return -ENODEV;
1497
1498         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
1499         if (ret)
1500                 return ret;
1501
1502         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
1503         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
1504
1505         bo = i915_gem_object_create(dev_priv, OA_BUFFER_SIZE);
1506         if (IS_ERR(bo)) {
1507                 DRM_ERROR("Failed to allocate OA buffer\n");
1508                 ret = PTR_ERR(bo);
1509                 goto unlock;
1510         }
1511
1512         ret = i915_gem_object_set_cache_level(bo, I915_CACHE_LLC);
1513         if (ret)
1514                 goto err_unref;
1515
1516         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
1517         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
1518         if (IS_ERR(vma)) {
1519                 ret = PTR_ERR(vma);
1520                 goto err_unref;
1521         }
1522         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = vma;
1523
1524         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr =
1525                 i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
1526         if (IS_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr)) {
1527                 ret = PTR_ERR(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1528                 goto err_unpin;
1529         }
1530
1531         DRM_DEBUG_DRIVER("OA Buffer initialized, gtt offset = 0x%x, vaddr = %p\n",
1532                          i915_ggtt_offset(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma),
1533                          dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr);
1534
1535         goto unlock;
1536
1537 err_unpin:
1538         __i915_vma_unpin(vma);
1539
1540 err_unref:
1541         i915_gem_object_put(bo);
1542
1543         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vaddr = NULL;
1544         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.vma = NULL;
1545
1546 unlock:
1547         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1548         return ret;
1549 }
1550
1551 static void config_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
1552                            const struct i915_oa_reg *regs,
1553                            u32 n_regs)
1554 {
1555         u32 i;
1556
1557         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
1558                 const struct i915_oa_reg *reg = regs + i;
1559
1560                 I915_WRITE(reg->addr, reg->value);
1561         }
1562 }
1563
1564 static int hsw_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
1565 {
1566         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1567         const struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
1568
1569         /* PRM:
1570          *
1571          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
1572          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
1573          * unable to count the events from non-render clock domain.
1574          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
1575          * count the events from non-render domain. Unit level clock
1576          * gating for RCS should also be disabled.
1577          */
1578         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) &
1579                                     ~GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1580         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) |
1581                                   GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1582
1583         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1584
1585         /* It apparently takes a fairly long time for a new MUX
1586          * configuration to be be applied after these register writes.
1587          * This delay duration was derived empirically based on the
1588          * render_basic config but hopefully it covers the maximum
1589          * configuration latency.
1590          *
1591          * As a fallback, the checks in _append_oa_reports() to skip
1592          * invalid OA reports do also seem to work to discard reports
1593          * generated before this config has completed - albeit not
1594          * silently.
1595          *
1596          * Unfortunately this is essentially a magic number, since we
1597          * don't currently know of a reliable mechanism for predicting
1598          * how long the MUX config will take to apply and besides
1599          * seeing invalid reports we don't know of a reliable way to
1600          * explicitly check that the MUX config has landed.
1601          *
1602          * It's even possible we've miss characterized the underlying
1603          * problem - it just seems like the simplest explanation why
1604          * a delay at this location would mitigate any invalid reports.
1605          */
1606         usleep_range(15000, 20000);
1607
1608         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1609                        oa_config->b_counter_regs_len);
1610
1611         return 0;
1612 }
1613
1614 static void hsw_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1615 {
1616         I915_WRITE(GEN6_UCGCTL1, (I915_READ(GEN6_UCGCTL1) &
1617                                   ~GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE));
1618         I915_WRITE(GEN7_MISCCPCTL, (I915_READ(GEN7_MISCCPCTL) |
1619                                     GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE));
1620
1621         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1622                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1623 }
1624
1625 /*
1626  * NB: It must always remain pointer safe to run this even if the OA unit
1627  * has been disabled.
1628  *
1629  * It's fine to put out-of-date values into these per-context registers
1630  * in the case that the OA unit has been disabled.
1631  */
1632 static void gen8_update_reg_state_unlocked(struct i915_gem_context *ctx,
1633                                            u32 *reg_state,
1634                                            const struct i915_oa_config *oa_config)
1635 {
1636         struct drm_i915_private *dev_priv = ctx->i915;
1637         u32 ctx_oactxctrl = dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset;
1638         u32 ctx_flexeu0 = dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset;
1639         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
1640         i915_reg_t flex_regs[] = {
1641                 EU_PERF_CNTL0,
1642                 EU_PERF_CNTL1,
1643                 EU_PERF_CNTL2,
1644                 EU_PERF_CNTL3,
1645                 EU_PERF_CNTL4,
1646                 EU_PERF_CNTL5,
1647                 EU_PERF_CNTL6,
1648         };
1649         int i;
1650
1651         CTX_REG(reg_state, ctx_oactxctrl, GEN8_OACTXCONTROL,
1652                 (dev_priv->perf.oa.period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1653                 (dev_priv->perf.oa.periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
1654                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME);
1655
1656         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_regs); i++) {
1657                 u32 state_offset = ctx_flexeu0 + i * 2;
1658                 u32 mmio = i915_mmio_reg_offset(flex_regs[i]);
1659
1660                 /*
1661                  * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
1662                  * Active' event. In the future it's anticipated that there
1663                  * will be an explicit 'No Event' we can select, but not yet...
1664                  */
1665                 u32 value = 0;
1666
1667                 if (oa_config) {
1668                         u32 j;
1669
1670                         for (j = 0; j < oa_config->flex_regs_len; j++) {
1671                                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[j].addr) == mmio) {
1672                                         value = oa_config->flex_regs[j].value;
1673                                         break;
1674                                 }
1675                         }
1676                 }
1677
1678                 CTX_REG(reg_state, state_offset, flex_regs[i], value);
1679         }
1680
1681         CTX_REG(reg_state, CTX_R_PWR_CLK_STATE, GEN8_R_PWR_CLK_STATE,
1682                 gen8_make_rpcs(dev_priv,
1683                                &to_intel_context(ctx,
1684                                                  dev_priv->engine[RCS])->sseu));
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Manages updating the per-context aspects of the OA stream
1689  * configuration across all contexts.
1690  *
1691  * The awkward consideration here is that OACTXCONTROL controls the
1692  * exponent for periodic sampling which is primarily used for system
1693  * wide profiling where we'd like a consistent sampling period even in
1694  * the face of context switches.
1695  *
1696  * Our approach of updating the register state context (as opposed to
1697  * say using a workaround batch buffer) ensures that the hardware
1698  * won't automatically reload an out-of-date timer exponent even
1699  * transiently before a WA BB could be parsed.
1700  *
1701  * This function needs to:
1702  * - Ensure the currently running context's per-context OA state is
1703  *   updated
1704  * - Ensure that all existing contexts will have the correct per-context
1705  *   OA state if they are scheduled for use.
1706  * - Ensure any new contexts will be initialized with the correct
1707  *   per-context OA state.
1708  *
1709  * Note: it's only the RCS/Render context that has any OA state.
1710  */
1711 static int gen8_configure_all_contexts(struct drm_i915_private *dev_priv,
1712                                        const struct i915_oa_config *oa_config)
1713 {
1714         struct intel_engine_cs *engine = dev_priv->engine[RCS];
1715         unsigned int map_type = i915_coherent_map_type(dev_priv);
1716         struct i915_gem_context *ctx;
1717         struct i915_request *rq;
1718         int ret;
1719
1720         lockdep_assert_held(&dev_priv->drm.struct_mutex);
1721
1722         /*
1723          * The OA register config is setup through the context image. This image
1724          * might be written to by the GPU on context switch (in particular on
1725          * lite-restore). This means we can't safely update a context's image,
1726          * if this context is scheduled/submitted to run on the GPU.
1727          *
1728          * We could emit the OA register config through the batch buffer but
1729          * this might leave small interval of time where the OA unit is
1730          * configured at an invalid sampling period.
1731          *
1732          * So far the best way to work around this issue seems to be draining
1733          * the GPU from any submitted work.
1734          */
1735         ret = i915_gem_wait_for_idle(dev_priv,
1736                                      I915_WAIT_LOCKED,
1737                                      MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1738         if (ret)
1739                 return ret;
1740
1741         /* Update all contexts now that we've stalled the submission. */
1742         list_for_each_entry(ctx, &dev_priv->contexts.list, link) {
1743                 struct intel_context *ce = to_intel_context(ctx, engine);
1744                 u32 *regs;
1745
1746                 /* OA settings will be set upon first use */
1747                 if (!ce->state)
1748                         continue;
1749
1750                 regs = i915_gem_object_pin_map(ce->state->obj, map_type);
1751                 if (IS_ERR(regs))
1752                         return PTR_ERR(regs);
1753
1754                 ce->state->obj->mm.dirty = true;
1755                 regs += LRC_STATE_PN * PAGE_SIZE / sizeof(*regs);
1756
1757                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, regs, oa_config);
1758
1759                 i915_gem_object_unpin_map(ce->state->obj);
1760         }
1761
1762         /*
1763          * Apply the configuration by doing one context restore of the edited
1764          * context image.
1765          */
1766         rq = i915_request_alloc(engine, dev_priv->kernel_context);
1767         if (IS_ERR(rq))
1768                 return PTR_ERR(rq);
1769
1770         i915_request_add(rq);
1771
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 static int gen8_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
1776 {
1777         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1778         const struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
1779         int ret;
1780
1781         /*
1782          * We disable slice/unslice clock ratio change reports on SKL since
1783          * they are too noisy. The HW generates a lot of redundant reports
1784          * where the ratio hasn't really changed causing a lot of redundant
1785          * work to processes and increasing the chances we'll hit buffer
1786          * overruns.
1787          *
1788          * Although we don't currently use the 'disable overrun' OABUFFER
1789          * feature it's worth noting that clock ratio reports have to be
1790          * disabled before considering to use that feature since the HW doesn't
1791          * correctly block these reports.
1792          *
1793          * Currently none of the high-level metrics we have depend on knowing
1794          * this ratio to normalize.
1795          *
1796          * Note: This register is not power context saved and restored, but
1797          * that's OK considering that we disable RC6 while the OA unit is
1798          * enabled.
1799          *
1800          * The _INCLUDE_CLK_RATIO bit allows the slice/unslice frequency to
1801          * be read back from automatically triggered reports, as part of the
1802          * RPT_ID field.
1803          */
1804         if (IS_GEN_RANGE(dev_priv, 9, 11)) {
1805                 I915_WRITE(GEN8_OA_DEBUG,
1806                            _MASKED_BIT_ENABLE(GEN9_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
1807                                               GEN9_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO));
1808         }
1809
1810         /*
1811          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
1812          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
1813          * registers.
1814          */
1815         ret = gen8_configure_all_contexts(dev_priv, oa_config);
1816         if (ret)
1817                 return ret;
1818
1819         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->mux_regs, oa_config->mux_regs_len);
1820
1821         config_oa_regs(dev_priv, oa_config->b_counter_regs,
1822                        oa_config->b_counter_regs_len);
1823
1824         return 0;
1825 }
1826
1827 static void gen8_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1828 {
1829         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1830         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL);
1831
1832         I915_WRITE(GDT_CHICKEN_BITS, (I915_READ(GDT_CHICKEN_BITS) &
1833                                       ~GT_NOA_ENABLE));
1834 }
1835
1836 static void gen10_disable_metric_set(struct drm_i915_private *dev_priv)
1837 {
1838         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
1839         gen8_configure_all_contexts(dev_priv, NULL);
1840
1841         /* Make sure we disable noa to save power. */
1842         I915_WRITE(RPM_CONFIG1,
1843                    I915_READ(RPM_CONFIG1) & ~GEN10_GT_NOA_ENABLE);
1844 }
1845
1846 static void gen7_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1847 {
1848         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1849         struct i915_gem_context *ctx = stream->ctx;
1850         u32 ctx_id = dev_priv->perf.oa.specific_ctx_id;
1851         bool periodic = dev_priv->perf.oa.periodic;
1852         u32 period_exponent = dev_priv->perf.oa.period_exponent;
1853         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1854
1855         /*
1856          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1857          *
1858          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1859          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1860          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1861          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1862          * memory which this helps maintains.
1863          */
1864         gen7_init_oa_buffer(dev_priv);
1865
1866         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL,
1867                    (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
1868                    (period_exponent <<
1869                     GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
1870                    (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
1871                    (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
1872                    (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
1873                    GEN7_OACONTROL_ENABLE);
1874 }
1875
1876 static void gen8_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1877 {
1878         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1879         u32 report_format = dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format;
1880
1881         /*
1882          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
1883          *
1884          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
1885          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
1886          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
1887          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
1888          * memory which this helps maintains.
1889          */
1890         gen8_init_oa_buffer(dev_priv);
1891
1892         /*
1893          * Note: we don't rely on the hardware to perform single context
1894          * filtering and instead filter on the cpu based on the context-id
1895          * field of reports
1896          */
1897         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, (report_format <<
1898                                     GEN8_OA_REPORT_FORMAT_SHIFT) |
1899                                    GEN8_OA_COUNTER_ENABLE);
1900 }
1901
1902 /**
1903  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
1904  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1905  *
1906  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
1907  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
1908  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
1909  * during a read() or poll()).
1910  */
1911 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
1912 {
1913         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1914
1915         dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable(stream);
1916
1917         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1918                 hrtimer_start(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
1919                               ns_to_ktime(POLL_PERIOD),
1920                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
1921 }
1922
1923 static void gen7_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1924 {
1925         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1926
1927         I915_WRITE(GEN7_OACONTROL, 0);
1928         if (intel_wait_for_register(dev_priv,
1929                                     GEN7_OACONTROL, GEN7_OACONTROL_ENABLE, 0,
1930                                     50))
1931                 DRM_ERROR("wait for OA to be disabled timed out\n");
1932 }
1933
1934 static void gen8_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1935 {
1936         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1937
1938         I915_WRITE(GEN8_OACONTROL, 0);
1939         if (intel_wait_for_register(dev_priv,
1940                                     GEN8_OACONTROL, GEN8_OA_COUNTER_ENABLE, 0,
1941                                     50))
1942                 DRM_ERROR("wait for OA to be disabled timed out\n");
1943 }
1944
1945 /**
1946  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
1947  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
1948  *
1949  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
1950  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
1951  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
1952  */
1953 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
1954 {
1955         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1956
1957         dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable(stream);
1958
1959         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
1960                 hrtimer_cancel(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer);
1961 }
1962
1963 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
1964         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
1965         .enable = i915_oa_stream_enable,
1966         .disable = i915_oa_stream_disable,
1967         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
1968         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
1969         .read = i915_oa_read,
1970 };
1971
1972 /**
1973  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
1974  * @stream: An i915 perf stream
1975  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
1976  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
1977  *
1978  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
1979  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
1980  *
1981  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
1982  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
1983  * properties are OK.
1984  *
1985  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
1986  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
1987  *
1988  * Returns: zero on success or a negative error code.
1989  */
1990 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
1991                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
1992                                struct perf_open_properties *props)
1993 {
1994         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
1995         int format_size;
1996         int ret;
1997
1998         /* If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
1999          * reason then don't let userspace try their luck with config
2000          * IDs
2001          */
2002         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
2003                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
2004                 return -EINVAL;
2005         }
2006
2007         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)) {
2008                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
2009                 return -EINVAL;
2010         }
2011
2012         if (!dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set) {
2013                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
2014                 return -ENODEV;
2015         }
2016
2017         /* To avoid the complexity of having to accurately filter
2018          * counter reports and marshal to the appropriate client
2019          * we currently only allow exclusive access
2020          */
2021         if (dev_priv->perf.oa.exclusive_stream) {
2022                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
2023                 return -EBUSY;
2024         }
2025
2026         if (!props->oa_format) {
2027                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
2028                 return -EINVAL;
2029         }
2030
2031         /* We set up some ratelimit state to potentially throttle any _NOTES
2032          * about spurious, invalid OA reports which we don't forward to
2033          * userspace.
2034          *
2035          * The initialization is associated with opening the stream (not driver
2036          * init) considering we print a _NOTE about any throttling when closing
2037          * the stream instead of waiting until driver _fini which no one would
2038          * ever see.
2039          *
2040          * Using the same limiting factors as printk_ratelimit()
2041          */
2042         ratelimit_state_init(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2043                              5 * HZ, 10);
2044         /* Since we use a DRM_NOTE for spurious reports it would be
2045          * inconsistent to let __ratelimit() automatically print a warning for
2046          * throttling.
2047          */
2048         ratelimit_set_flags(&dev_priv->perf.oa.spurious_report_rs,
2049                             RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
2050
2051         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
2052
2053         format_size = dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].size;
2054
2055         stream->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2056         stream->sample_size += format_size;
2057
2058         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size = format_size;
2059         if (WARN_ON(dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format_size == 0))
2060                 return -EINVAL;
2061
2062         dev_priv->perf.oa.oa_buffer.format =
2063                 dev_priv->perf.oa.oa_formats[props->oa_format].format;
2064
2065         dev_priv->perf.oa.periodic = props->oa_periodic;
2066         if (dev_priv->perf.oa.periodic)
2067                 dev_priv->perf.oa.period_exponent = props->oa_period_exponent;
2068
2069         if (stream->ctx) {
2070                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
2071                 if (ret) {
2072                         DRM_DEBUG("Invalid context id to filter with\n");
2073                         return ret;
2074                 }
2075         }
2076
2077         ret = get_oa_config(dev_priv, props->metrics_set, &stream->oa_config);
2078         if (ret) {
2079                 DRM_DEBUG("Invalid OA config id=%i\n", props->metrics_set);
2080                 goto err_config;
2081         }
2082
2083         /* PRM - observability performance counters:
2084          *
2085          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
2086          *
2087          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
2088          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
2089          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
2090          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
2091          *
2092          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
2093          *   references will effectively disable RC6.
2094          */
2095         stream->wakeref = intel_runtime_pm_get(dev_priv);
2096         intel_uncore_forcewake_get(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2097
2098         ret = alloc_oa_buffer(dev_priv);
2099         if (ret)
2100                 goto err_oa_buf_alloc;
2101
2102         ret = i915_mutex_lock_interruptible(&dev_priv->drm);
2103         if (ret)
2104                 goto err_lock;
2105
2106         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
2107         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = stream;
2108
2109         ret = dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set(stream);
2110         if (ret) {
2111                 DRM_DEBUG("Unable to enable metric set\n");
2112                 goto err_enable;
2113         }
2114
2115         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2116
2117         return 0;
2118
2119 err_enable:
2120         dev_priv->perf.oa.exclusive_stream = NULL;
2121         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set(dev_priv);
2122         mutex_unlock(&dev_priv->drm.struct_mutex);
2123
2124 err_lock:
2125         free_oa_buffer(dev_priv);
2126
2127 err_oa_buf_alloc:
2128         put_oa_config(dev_priv, stream->oa_config);
2129
2130         intel_uncore_forcewake_put(dev_priv, FORCEWAKE_ALL);
2131         intel_runtime_pm_put(dev_priv, stream->wakeref);
2132
2133 err_config:
2134         if (stream->ctx)
2135                 oa_put_render_ctx_id(stream);
2136
2137         return ret;
2138 }
2139
2140 void i915_oa_init_reg_state(struct intel_engine_cs *engine,
2141                             struct i915_gem_context *ctx,
2142                             u32 *reg_state)
2143 {
2144         struct i915_perf_stream *stream;
2145
2146         if (engine->id != RCS)
2147                 return;
2148
2149         stream = engine->i915->perf.oa.exclusive_stream;
2150         if (stream)
2151                 gen8_update_reg_state_unlocked(ctx, reg_state, stream->oa_config);
2152 }
2153
2154 /**
2155  * i915_perf_read_locked - &i915_perf_stream_ops->read with error normalisation
2156  * @stream: An i915 perf stream
2157  * @file: An i915 perf stream file
2158  * @buf: destination buffer given by userspace
2159  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2160  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2161  *
2162  * Besides wrapping &i915_perf_stream_ops->read this provides a common place to
2163  * ensure that if we've successfully copied any data then reporting that takes
2164  * precedence over any internal error status, so the data isn't lost.
2165  *
2166  * For example ret will be -ENOSPC whenever there is more buffered data than
2167  * can be copied to userspace, but that's only interesting if we weren't able
2168  * to copy some data because it implies the userspace buffer is too small to
2169  * receive a single record (and we never split records).
2170  *
2171  * Another case with ret == -EFAULT is more of a grey area since it would seem
2172  * like bad form for userspace to ask us to overrun its buffer, but the user
2173  * knows best:
2174  *
2175  *   http://yarchive.net/comp/linux/partial_reads_writes.html
2176  *
2177  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2178  */
2179 static ssize_t i915_perf_read_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2180                                      struct file *file,
2181                                      char __user *buf,
2182                                      size_t count,
2183                                      loff_t *ppos)
2184 {
2185         /* Note we keep the offset (aka bytes read) separate from any
2186          * error status so that the final check for whether we return
2187          * the bytes read with a higher precedence than any error (see
2188          * comment below) doesn't need to be handled/duplicated in
2189          * stream->ops->read() implementations.
2190          */
2191         size_t offset = 0;
2192         int ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
2193
2194         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
2195 }
2196
2197 /**
2198  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
2199  * @file: An i915 perf stream file
2200  * @buf: destination buffer given by userspace
2201  * @count: the number of bytes userspace wants to read
2202  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
2203  *
2204  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
2205  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
2206  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
2207  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
2208  *
2209  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
2210  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
2211  * while reading.
2212  *
2213  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
2214  */
2215 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
2216                               char __user *buf,
2217                               size_t count,
2218                               loff_t *ppos)
2219 {
2220         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2221         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2222         ssize_t ret;
2223
2224         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
2225          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
2226          * to a deadlock for blocking file descriptors...
2227          */
2228         if (!stream->enabled)
2229                 return -EIO;
2230
2231         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
2232                 /* There's the small chance of false positives from
2233                  * stream->ops->wait_unlocked.
2234                  *
2235                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
2236                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
2237                  * any reports really belong to the current context
2238                  */
2239                 do {
2240                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
2241                         if (ret)
2242                                 return ret;
2243
2244                         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2245                         ret = i915_perf_read_locked(stream, file,
2246                                                     buf, count, ppos);
2247                         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2248                 } while (ret == -EAGAIN);
2249         } else {
2250                 mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2251                 ret = i915_perf_read_locked(stream, file, buf, count, ppos);
2252                 mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2253         }
2254
2255         /* We allow the poll checking to sometimes report false positive EPOLLIN
2256          * events where we might actually report EAGAIN on read() if there's
2257          * not really any data available. In this situation though we don't
2258          * want to enter a busy loop between poll() reporting a EPOLLIN event
2259          * and read() returning -EAGAIN. Clearing the oa.pollin state here
2260          * effectively ensures we back off until the next hrtimer callback
2261          * before reporting another EPOLLIN event.
2262          */
2263         if (ret >= 0 || ret == -EAGAIN) {
2264                 /* Maybe make ->pollin per-stream state if we support multiple
2265                  * concurrent streams in the future.
2266                  */
2267                 dev_priv->perf.oa.pollin = false;
2268         }
2269
2270         return ret;
2271 }
2272
2273 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
2274 {
2275         struct drm_i915_private *dev_priv =
2276                 container_of(hrtimer, typeof(*dev_priv),
2277                              perf.oa.poll_check_timer);
2278
2279         if (oa_buffer_check_unlocked(dev_priv)) {
2280                 dev_priv->perf.oa.pollin = true;
2281                 wake_up(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
2282         }
2283
2284         hrtimer_forward_now(hrtimer, ns_to_ktime(POLL_PERIOD));
2285
2286         return HRTIMER_RESTART;
2287 }
2288
2289 /**
2290  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2291  * @dev_priv: i915 device instance
2292  * @stream: An i915 perf stream
2293  * @file: An i915 perf stream file
2294  * @wait: poll() state table
2295  *
2296  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
2297  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
2298  * will be woken for new stream data.
2299  *
2300  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2301  * with any non-file-operation driver hooks.
2302  *
2303  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2304  */
2305 static __poll_t i915_perf_poll_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2306                                           struct i915_perf_stream *stream,
2307                                           struct file *file,
2308                                           poll_table *wait)
2309 {
2310         __poll_t events = 0;
2311
2312         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
2313
2314         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
2315          * here since this path may be very hot depending on what else
2316          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
2317          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
2318          * samples to read.
2319          */
2320         if (dev_priv->perf.oa.pollin)
2321                 events |= EPOLLIN;
2322
2323         return events;
2324 }
2325
2326 /**
2327  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
2328  * @file: An i915 perf stream file
2329  * @wait: poll() state table
2330  *
2331  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
2332  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
2333  * data.
2334  *
2335  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
2336  *
2337  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
2338  */
2339 static __poll_t i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2340 {
2341         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2342         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2343         __poll_t ret;
2344
2345         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2346         ret = i915_perf_poll_locked(dev_priv, stream, file, wait);
2347         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2348
2349         return ret;
2350 }
2351
2352 /**
2353  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
2354  * @stream: A disabled i915 perf stream
2355  *
2356  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
2357  *
2358  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
2359  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
2360  * buffered data.
2361  */
2362 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2363 {
2364         if (stream->enabled)
2365                 return;
2366
2367         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
2368         stream->enabled = true;
2369
2370         if (stream->ops->enable)
2371                 stream->ops->enable(stream);
2372 }
2373
2374 /**
2375  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
2376  * @stream: An enabled i915 perf stream
2377  *
2378  * Disables the associated capture of data for this stream.
2379  *
2380  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
2381  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
2382  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
2383  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
2384  *
2385  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
2386  * to attempt to read from the stream (-EIO).
2387  */
2388 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2389 {
2390         if (!stream->enabled)
2391                 return;
2392
2393         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
2394         stream->enabled = false;
2395
2396         if (stream->ops->disable)
2397                 stream->ops->disable(stream);
2398 }
2399
2400 /**
2401  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2402  * @stream: An i915 perf stream
2403  * @cmd: the ioctl request
2404  * @arg: the ioctl data
2405  *
2406  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2407  * with any non-file-operation driver hooks.
2408  *
2409  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2410  * an unknown ioctl request.
2411  */
2412 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
2413                                    unsigned int cmd,
2414                                    unsigned long arg)
2415 {
2416         switch (cmd) {
2417         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
2418                 i915_perf_enable_locked(stream);
2419                 return 0;
2420         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
2421                 i915_perf_disable_locked(stream);
2422                 return 0;
2423         }
2424
2425         return -EINVAL;
2426 }
2427
2428 /**
2429  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
2430  * @file: An i915 perf stream file
2431  * @cmd: the ioctl request
2432  * @arg: the ioctl data
2433  *
2434  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
2435  *
2436  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
2437  * an unknown ioctl request.
2438  */
2439 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
2440                             unsigned int cmd,
2441                             unsigned long arg)
2442 {
2443         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2444         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2445         long ret;
2446
2447         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2448         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
2449         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2450
2451         return ret;
2452 }
2453
2454 /**
2455  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
2456  * @stream: An i915 perf stream
2457  *
2458  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
2459  * any associated data capture in the process.
2460  *
2461  * Note: The &drm_i915_private->perf.lock mutex has been taken to serialize
2462  * with any non-file-operation driver hooks.
2463  */
2464 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
2465 {
2466         if (stream->enabled)
2467                 i915_perf_disable_locked(stream);
2468
2469         if (stream->ops->destroy)
2470                 stream->ops->destroy(stream);
2471
2472         list_del(&stream->link);
2473
2474         if (stream->ctx)
2475                 i915_gem_context_put(stream->ctx);
2476
2477         kfree(stream);
2478 }
2479
2480 /**
2481  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
2482  * @inode: anonymous inode associated with file
2483  * @file: An i915 perf stream file
2484  *
2485  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
2486  *
2487  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
2488  *
2489  * Returns: zero on success or a negative error code.
2490  */
2491 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
2492 {
2493         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
2494         struct drm_i915_private *dev_priv = stream->dev_priv;
2495
2496         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2497         i915_perf_destroy_locked(stream);
2498         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2499
2500         return 0;
2501 }
2502
2503
2504 static const struct file_operations fops = {
2505         .owner          = THIS_MODULE,
2506         .llseek         = no_llseek,
2507         .release        = i915_perf_release,
2508         .poll           = i915_perf_poll,
2509         .read           = i915_perf_read,
2510         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
2511         /* Our ioctl have no arguments, so it's safe to use the same function
2512          * to handle 32bits compatibility.
2513          */
2514         .compat_ioctl   = i915_perf_ioctl,
2515 };
2516
2517
2518 /**
2519  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2520  * @dev_priv: i915 device instance
2521  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
2522  * @props: individually validated u64 property value pairs
2523  * @file: drm file
2524  *
2525  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
2526  *
2527  * Implements further stream config validation and stream initialization on
2528  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &drm_i915_private->perf.lock mutex
2529  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
2530  *
2531  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
2532  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
2533  * sense.
2534  *
2535  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
2536  * config validation and stream initialization details will be handled by
2537  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
2538  * will be relevant to all stream types / backends.
2539  *
2540  * Returns: zero on success or a negative error code.
2541  */
2542 static int
2543 i915_perf_open_ioctl_locked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2544                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
2545                             struct perf_open_properties *props,
2546                             struct drm_file *file)
2547 {
2548         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
2549         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
2550         unsigned long f_flags = 0;
2551         bool privileged_op = true;
2552         int stream_fd;
2553         int ret;
2554
2555         if (props->single_context) {
2556                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
2557                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
2558
2559                 specific_ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_handle);
2560                 if (!specific_ctx) {
2561                         DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
2562                                   ctx_handle);
2563                         ret = -ENOENT;
2564                         goto err;
2565                 }
2566         }
2567
2568         /*
2569          * On Haswell the OA unit supports clock gating off for a specific
2570          * context and in this mode there's no visibility of metrics for the
2571          * rest of the system, which we consider acceptable for a
2572          * non-privileged client.
2573          *
2574          * For Gen8+ the OA unit no longer supports clock gating off for a
2575          * specific context and the kernel can't securely stop the counters
2576          * from updating as system-wide / global values. Even though we can
2577          * filter reports based on the included context ID we can't block
2578          * clients from seeing the raw / global counter values via
2579          * MI_REPORT_PERF_COUNT commands and so consider it a privileged op to
2580          * enable the OA unit by default.
2581          */
2582         if (IS_HASWELL(dev_priv) && specific_ctx)
2583                 privileged_op = false;
2584
2585         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
2586          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
2587          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
2588          * without CAP_SYS_ADMIN privileges.
2589          */
2590         if (privileged_op &&
2591             i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2592                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open system-wide i915 perf stream\n");
2593                 ret = -EACCES;
2594                 goto err_ctx;
2595         }
2596
2597         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
2598         if (!stream) {
2599                 ret = -ENOMEM;
2600                 goto err_ctx;
2601         }
2602
2603         stream->dev_priv = dev_priv;
2604         stream->ctx = specific_ctx;
2605
2606         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
2607         if (ret)
2608                 goto err_alloc;
2609
2610         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
2611          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
2612          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
2613          */
2614         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
2615                 ret = -ENODEV;
2616                 goto err_flags;
2617         }
2618
2619         list_add(&stream->link, &dev_priv->perf.streams);
2620
2621         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
2622                 f_flags |= O_CLOEXEC;
2623         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
2624                 f_flags |= O_NONBLOCK;
2625
2626         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
2627         if (stream_fd < 0) {
2628                 ret = stream_fd;
2629                 goto err_open;
2630         }
2631
2632         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
2633                 i915_perf_enable_locked(stream);
2634
2635         return stream_fd;
2636
2637 err_open:
2638         list_del(&stream->link);
2639 err_flags:
2640         if (stream->ops->destroy)
2641                 stream->ops->destroy(stream);
2642 err_alloc:
2643         kfree(stream);
2644 err_ctx:
2645         if (specific_ctx)
2646                 i915_gem_context_put(specific_ctx);
2647 err:
2648         return ret;
2649 }
2650
2651 static u64 oa_exponent_to_ns(struct drm_i915_private *dev_priv, int exponent)
2652 {
2653         return div64_u64(1000000000ULL * (2ULL << exponent),
2654                          1000ULL * RUNTIME_INFO(dev_priv)->cs_timestamp_frequency_khz);
2655 }
2656
2657 /**
2658  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
2659  * @dev_priv: i915 device instance
2660  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
2661  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
2662  * @props: The stream configuration built up while validating properties
2663  *
2664  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
2665  * validate that the combination of properties makes sense or that all
2666  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
2667  *
2668  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
2669  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
2670  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
2671  */
2672 static int read_properties_unlocked(struct drm_i915_private *dev_priv,
2673                                     u64 __user *uprops,
2674                                     u32 n_props,
2675                                     struct perf_open_properties *props)
2676 {
2677         u64 __user *uprop = uprops;
2678         u32 i;
2679
2680         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
2681
2682         if (!n_props) {
2683                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
2684                 return -EINVAL;
2685         }
2686
2687         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
2688          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
2689          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
2690          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
2691          * from userspace.
2692          */
2693         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2694                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
2695                 return -EINVAL;
2696         }
2697
2698         for (i = 0; i < n_props; i++) {
2699                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
2700                 u64 id, value;
2701                 int ret;
2702
2703                 ret = get_user(id, uprop);
2704                 if (ret)
2705                         return ret;
2706
2707                 ret = get_user(value, uprop + 1);
2708                 if (ret)
2709                         return ret;
2710
2711                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
2712                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
2713                         return -EINVAL;
2714                 }
2715
2716                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
2717                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
2718                         props->single_context = 1;
2719                         props->ctx_handle = value;
2720                         break;
2721                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
2722                         if (value)
2723                                 props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
2724                         break;
2725                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
2726                         if (value == 0) {
2727                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
2728                                 return -EINVAL;
2729                         }
2730                         props->metrics_set = value;
2731                         break;
2732                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
2733                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
2734                                 DRM_DEBUG("Out-of-range OA report format %llu\n",
2735                                           value);
2736                                 return -EINVAL;
2737                         }
2738                         if (!dev_priv->perf.oa.oa_formats[value].size) {
2739                                 DRM_DEBUG("Unsupported OA report format %llu\n",
2740                                           value);
2741                                 return -EINVAL;
2742                         }
2743                         props->oa_format = value;
2744                         break;
2745                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
2746                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
2747                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
2748                                          OA_EXPONENT_MAX);
2749                                 return -EINVAL;
2750                         }
2751
2752                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
2753                          * e.g. every 160ns for HSW, 167ns for BDW/SKL or 104ns
2754                          * for BXT. We don't allow such high sampling
2755                          * frequencies by default unless root.
2756                          */
2757
2758                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
2759                         oa_period = oa_exponent_to_ns(dev_priv, value);
2760
2761                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
2762                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
2763                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
2764                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
2765                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
2766                          */
2767                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
2768                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
2769                                 do_div(tmp, oa_period);
2770                                 oa_freq_hz = tmp;
2771                         } else
2772                                 oa_freq_hz = 0;
2773
2774                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate &&
2775                             !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
2776                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without root privileges\n",
2777                                           i915_oa_max_sample_rate);
2778                                 return -EACCES;
2779                         }
2780
2781                         props->oa_periodic = true;
2782                         props->oa_period_exponent = value;
2783                         break;
2784                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
2785                         MISSING_CASE(id);
2786                         return -EINVAL;
2787                 }
2788
2789                 uprop += 2;
2790         }
2791
2792         return 0;
2793 }
2794
2795 /**
2796  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
2797  * @dev: drm device
2798  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
2799  * @file: drm file
2800  *
2801  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
2802  * and an array of u64 key, value pair properties.
2803  *
2804  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
2805  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
2806  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
2807  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
2808  *
2809  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
2810  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_sem.
2811  *
2812  * Most of the implementation details are handled by
2813  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &drm_i915_private->perf.lock
2814  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
2815  *
2816  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
2817  * error code on failure.
2818  */
2819 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2820                          struct drm_file *file)
2821 {
2822         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
2823         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
2824         struct perf_open_properties props;
2825         u32 known_open_flags;
2826         int ret;
2827
2828         if (!dev_priv->perf.initialized) {
2829                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
2830                 return -ENOTSUPP;
2831         }
2832
2833         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
2834                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
2835                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
2836         if (param->flags & ~known_open_flags) {
2837                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
2838                 return -EINVAL;
2839         }
2840
2841         ret = read_properties_unlocked(dev_priv,
2842                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
2843                                        param->num_properties,
2844                                        &props);
2845         if (ret)
2846                 return ret;
2847
2848         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2849         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(dev_priv, param, &props, file);
2850         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2851
2852         return ret;
2853 }
2854
2855 /**
2856  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
2857  * @dev_priv: i915 device instance
2858  *
2859  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
2860  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
2861  * used to open an i915-perf stream.
2862  */
2863 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *dev_priv)
2864 {
2865         int ret;
2866
2867         if (!dev_priv->perf.initialized)
2868                 return;
2869
2870         /* To be sure we're synchronized with an attempted
2871          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
2872          * being exposed to userspace.
2873          */
2874         mutex_lock(&dev_priv->perf.lock);
2875
2876         dev_priv->perf.metrics_kobj =
2877                 kobject_create_and_add("metrics",
2878                                        &dev_priv->drm.primary->kdev->kobj);
2879         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2880                 goto exit;
2881
2882         sysfs_attr_init(&dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric_id.attr);
2883
2884         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
2885                 i915_perf_load_test_config_hsw(dev_priv);
2886         } else if (IS_BROADWELL(dev_priv)) {
2887                 i915_perf_load_test_config_bdw(dev_priv);
2888         } else if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
2889                 i915_perf_load_test_config_chv(dev_priv);
2890         } else if (IS_SKYLAKE(dev_priv)) {
2891                 if (IS_SKL_GT2(dev_priv))
2892                         i915_perf_load_test_config_sklgt2(dev_priv);
2893                 else if (IS_SKL_GT3(dev_priv))
2894                         i915_perf_load_test_config_sklgt3(dev_priv);
2895                 else if (IS_SKL_GT4(dev_priv))
2896                         i915_perf_load_test_config_sklgt4(dev_priv);
2897         } else if (IS_BROXTON(dev_priv)) {
2898                 i915_perf_load_test_config_bxt(dev_priv);
2899         } else if (IS_KABYLAKE(dev_priv)) {
2900                 if (IS_KBL_GT2(dev_priv))
2901                         i915_perf_load_test_config_kblgt2(dev_priv);
2902                 else if (IS_KBL_GT3(dev_priv))
2903                         i915_perf_load_test_config_kblgt3(dev_priv);
2904         } else if (IS_GEMINILAKE(dev_priv)) {
2905                 i915_perf_load_test_config_glk(dev_priv);
2906         } else if (IS_COFFEELAKE(dev_priv)) {
2907                 if (IS_CFL_GT2(dev_priv))
2908                         i915_perf_load_test_config_cflgt2(dev_priv);
2909                 if (IS_CFL_GT3(dev_priv))
2910                         i915_perf_load_test_config_cflgt3(dev_priv);
2911         } else if (IS_CANNONLAKE(dev_priv)) {
2912                 i915_perf_load_test_config_cnl(dev_priv);
2913         } else if (IS_ICELAKE(dev_priv)) {
2914                 i915_perf_load_test_config_icl(dev_priv);
2915         }
2916
2917         if (dev_priv->perf.oa.test_config.id == 0)
2918                 goto sysfs_error;
2919
2920         ret = sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2921                                  &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2922         if (ret)
2923                 goto sysfs_error;
2924
2925         atomic_set(&dev_priv->perf.oa.test_config.ref_count, 1);
2926
2927         goto exit;
2928
2929 sysfs_error:
2930         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2931         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2932
2933 exit:
2934         mutex_unlock(&dev_priv->perf.lock);
2935 }
2936
2937 /**
2938  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
2939  * @dev_priv: i915 device instance
2940  *
2941  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
2942  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
2943  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
2944  * remaining state in i915_perf_fini().
2945  */
2946 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *dev_priv)
2947 {
2948         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj)
2949                 return;
2950
2951         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
2952                            &dev_priv->perf.oa.test_config.sysfs_metric);
2953
2954         kobject_put(dev_priv->perf.metrics_kobj);
2955         dev_priv->perf.metrics_kobj = NULL;
2956 }
2957
2958 static bool gen8_is_valid_flex_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2959 {
2960         static const i915_reg_t flex_eu_regs[] = {
2961                 EU_PERF_CNTL0,
2962                 EU_PERF_CNTL1,
2963                 EU_PERF_CNTL2,
2964                 EU_PERF_CNTL3,
2965                 EU_PERF_CNTL4,
2966                 EU_PERF_CNTL5,
2967                 EU_PERF_CNTL6,
2968         };
2969         int i;
2970
2971         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_eu_regs); i++) {
2972                 if (i915_mmio_reg_offset(flex_eu_regs[i]) == addr)
2973                         return true;
2974         }
2975         return false;
2976 }
2977
2978 static bool gen7_is_valid_b_counter_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2979 {
2980         return (addr >= i915_mmio_reg_offset(OASTARTTRIG1) &&
2981                 addr <= i915_mmio_reg_offset(OASTARTTRIG8)) ||
2982                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OAREPORTTRIG1) &&
2983                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OAREPORTTRIG8)) ||
2984                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OACEC0_0) &&
2985                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OACEC7_1));
2986 }
2987
2988 static bool gen7_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
2989 {
2990         return addr == i915_mmio_reg_offset(HALF_SLICE_CHICKEN2) ||
2991                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(MICRO_BP0_0) &&
2992                  addr <= i915_mmio_reg_offset(NOA_WRITE)) ||
2993                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT1_LO) &&
2994                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT2_HI)) ||
2995                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFMATRIX_LO) &&
2996                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFMATRIX_HI));
2997 }
2998
2999 static bool gen8_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3000 {
3001         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3002                 addr == i915_mmio_reg_offset(WAIT_FOR_RC6_EXIT) ||
3003                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(RPM_CONFIG0) &&
3004                  addr <= i915_mmio_reg_offset(NOA_CONFIG(8)));
3005 }
3006
3007 static bool gen10_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3008 {
3009         return gen8_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3010                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT3_LO) &&
3011                  addr <= i915_mmio_reg_offset(OA_PERFCNT4_HI));
3012 }
3013
3014 static bool hsw_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3015 {
3016         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3017                 (addr >= 0x25100 && addr <= 0x2FF90) ||
3018                 (addr >= i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_NOA0) &&
3019                  addr <= i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_NOA9)) ||
3020                 addr == i915_mmio_reg_offset(HSW_MBVID2_MISR0);
3021 }
3022
3023 static bool chv_is_valid_mux_addr(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr)
3024 {
3025         return gen7_is_valid_mux_addr(dev_priv, addr) ||
3026                 (addr >= 0x182300 && addr <= 0x1823A4);
3027 }
3028
3029 static u32 mask_reg_value(u32 reg, u32 val)
3030 {
3031         /* HALF_SLICE_CHICKEN2 is programmed with a the
3032          * WaDisableSTUnitPowerOptimization workaround. Make sure the value
3033          * programmed by userspace doesn't change this.
3034          */
3035         if (i915_mmio_reg_offset(HALF_SLICE_CHICKEN2) == reg)
3036                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(GEN8_ST_PO_DISABLE);
3037
3038         /* WAIT_FOR_RC6_EXIT has only one bit fullfilling the function
3039          * indicated by its name and a bunch of selection fields used by OA
3040          * configs.
3041          */
3042         if (i915_mmio_reg_offset(WAIT_FOR_RC6_EXIT) == reg)
3043                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(HSW_WAIT_FOR_RC6_EXIT_ENABLE);
3044
3045         return val;
3046 }
3047
3048 static struct i915_oa_reg *alloc_oa_regs(struct drm_i915_private *dev_priv,
3049                                          bool (*is_valid)(struct drm_i915_private *dev_priv, u32 addr),
3050                                          u32 __user *regs,
3051                                          u32 n_regs)
3052 {
3053         struct i915_oa_reg *oa_regs;
3054         int err;
3055         u32 i;
3056
3057         if (!n_regs)
3058                 return NULL;
3059
3060         if (!access_ok(regs, n_regs * sizeof(u32) * 2))
3061                 return ERR_PTR(-EFAULT);
3062
3063         /* No is_valid function means we're not allowing any register to be programmed. */
3064         GEM_BUG_ON(!is_valid);
3065         if (!is_valid)
3066                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3067
3068         oa_regs = kmalloc_array(n_regs, sizeof(*oa_regs), GFP_KERNEL);
3069         if (!oa_regs)
3070                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3071
3072         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
3073                 u32 addr, value;
3074
3075                 err = get_user(addr, regs);
3076                 if (err)
3077                         goto addr_err;
3078
3079                 if (!is_valid(dev_priv, addr)) {
3080                         DRM_DEBUG("Invalid oa_reg address: %X\n", addr);
3081                         err = -EINVAL;
3082                         goto addr_err;
3083                 }
3084
3085                 err = get_user(value, regs + 1);
3086                 if (err)
3087                         goto addr_err;
3088
3089                 oa_regs[i].addr = _MMIO(addr);
3090                 oa_regs[i].value = mask_reg_value(addr, value);
3091
3092                 regs += 2;
3093         }
3094
3095         return oa_regs;
3096
3097 addr_err:
3098         kfree(oa_regs);
3099         return ERR_PTR(err);
3100 }
3101
3102 static ssize_t show_dynamic_id(struct device *dev,
3103                                struct device_attribute *attr,
3104                                char *buf)
3105 {
3106         struct i915_oa_config *oa_config =
3107                 container_of(attr, typeof(*oa_config), sysfs_metric_id);
3108
3109         return sprintf(buf, "%d\n", oa_config->id);
3110 }
3111
3112 static int create_dynamic_oa_sysfs_entry(struct drm_i915_private *dev_priv,
3113                                          struct i915_oa_config *oa_config)
3114 {
3115         sysfs_attr_init(&oa_config->sysfs_metric_id.attr);
3116         oa_config->sysfs_metric_id.attr.name = "id";
3117         oa_config->sysfs_metric_id.attr.mode = S_IRUGO;
3118         oa_config->sysfs_metric_id.show = show_dynamic_id;
3119         oa_config->sysfs_metric_id.store = NULL;
3120
3121         oa_config->attrs[0] = &oa_config->sysfs_metric_id.attr;
3122         oa_config->attrs[1] = NULL;
3123
3124         oa_config->sysfs_metric.name = oa_config->uuid;
3125         oa_config->sysfs_metric.attrs = oa_config->attrs;
3126
3127         return sysfs_create_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3128                                   &oa_config->sysfs_metric);
3129 }
3130
3131 /**
3132  * i915_perf_add_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to add a new OA config
3133  * @dev: drm device
3134  * @data: ioctl data (pointer to struct drm_i915_perf_oa_config) copied from
3135  *        userspace (unvalidated)
3136  * @file: drm file
3137  *
3138  * Validates the submitted OA register to be saved into a new OA config that
3139  * can then be used for programming the OA unit and its NOA network.
3140  *
3141  * Returns: A new allocated config number to be used with the perf open ioctl
3142  * or a negative error code on failure.
3143  */
3144 int i915_perf_add_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3145                                struct drm_file *file)
3146 {
3147         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3148         struct drm_i915_perf_oa_config *args = data;
3149         struct i915_oa_config *oa_config, *tmp;
3150         int err, id;
3151
3152         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3153                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3154                 return -ENOTSUPP;
3155         }
3156
3157         if (!dev_priv->perf.metrics_kobj) {
3158                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
3159                 return -EINVAL;
3160         }
3161
3162         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3163                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to add i915 OA config\n");
3164                 return -EACCES;
3165         }
3166
3167         if ((!args->mux_regs_ptr || !args->n_mux_regs) &&
3168             (!args->boolean_regs_ptr || !args->n_boolean_regs) &&
3169             (!args->flex_regs_ptr || !args->n_flex_regs)) {
3170                 DRM_DEBUG("No OA registers given\n");
3171                 return -EINVAL;
3172         }
3173
3174         oa_config = kzalloc(sizeof(*oa_config), GFP_KERNEL);
3175         if (!oa_config) {
3176                 DRM_DEBUG("Failed to allocate memory for the OA config\n");
3177                 return -ENOMEM;
3178         }
3179
3180         atomic_set(&oa_config->ref_count, 1);
3181
3182         if (!uuid_is_valid(args->uuid)) {
3183                 DRM_DEBUG("Invalid uuid format for OA config\n");
3184                 err = -EINVAL;
3185                 goto reg_err;
3186         }
3187
3188         /* Last character in oa_config->uuid will be 0 because oa_config is
3189          * kzalloc.
3190          */
3191         memcpy(oa_config->uuid, args->uuid, sizeof(args->uuid));
3192
3193         oa_config->mux_regs_len = args->n_mux_regs;
3194         oa_config->mux_regs =
3195                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3196                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg,
3197                               u64_to_user_ptr(args->mux_regs_ptr),
3198                               args->n_mux_regs);
3199
3200         if (IS_ERR(oa_config->mux_regs)) {
3201                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for mux_regs\n");
3202                 err = PTR_ERR(oa_config->mux_regs);
3203                 goto reg_err;
3204         }
3205
3206         oa_config->b_counter_regs_len = args->n_boolean_regs;
3207         oa_config->b_counter_regs =
3208                 alloc_oa_regs(dev_priv,
3209                               dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg,
3210                               u64_to_user_ptr(args->boolean_regs_ptr),
3211                               args->n_boolean_regs);
3212
3213         if (IS_ERR(oa_config->b_counter_regs)) {
3214                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for b_counter_regs\n");
3215                 err = PTR_ERR(oa_config->b_counter_regs);
3216                 goto reg_err;
3217         }
3218
3219         if (INTEL_GEN(dev_priv) < 8) {
3220                 if (args->n_flex_regs != 0) {
3221                         err = -EINVAL;
3222                         goto reg_err;
3223                 }
3224         } else {
3225                 oa_config->flex_regs_len = args->n_flex_regs;
3226                 oa_config->flex_regs =
3227                         alloc_oa_regs(dev_priv,
3228                                       dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg,
3229                                       u64_to_user_ptr(args->flex_regs_ptr),
3230                                       args->n_flex_regs);
3231
3232                 if (IS_ERR(oa_config->flex_regs)) {
3233                         DRM_DEBUG("Failed to create OA config for flex_regs\n");
3234                         err = PTR_ERR(oa_config->flex_regs);
3235                         goto reg_err;
3236                 }
3237         }
3238
3239         err = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3240         if (err)
3241                 goto reg_err;
3242
3243         /* We shouldn't have too many configs, so this iteration shouldn't be
3244          * too costly.
3245          */
3246         idr_for_each_entry(&dev_priv->perf.metrics_idr, tmp, id) {
3247                 if (!strcmp(tmp->uuid, oa_config->uuid)) {
3248                         DRM_DEBUG("OA config already exists with this uuid\n");
3249                         err = -EADDRINUSE;
3250                         goto sysfs_err;
3251                 }
3252         }
3253
3254         err = create_dynamic_oa_sysfs_entry(dev_priv, oa_config);
3255         if (err) {
3256                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3257                 goto sysfs_err;
3258         }
3259
3260         /* Config id 0 is invalid, id 1 for kernel stored test config. */
3261         oa_config->id = idr_alloc(&dev_priv->perf.metrics_idr,
3262                                   oa_config, 2,
3263                                   0, GFP_KERNEL);
3264         if (oa_config->id < 0) {
3265                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
3266                 err = oa_config->id;
3267                 goto sysfs_err;
3268         }
3269
3270         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3271
3272         DRM_DEBUG("Added config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
3273
3274         return oa_config->id;
3275
3276 sysfs_err:
3277         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3278 reg_err:
3279         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3280         DRM_DEBUG("Failed to add new OA config\n");
3281         return err;
3282 }
3283
3284 /**
3285  * i915_perf_remove_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to remove an OA config
3286  * @dev: drm device
3287  * @data: ioctl data (pointer to u64 integer) copied from userspace
3288  * @file: drm file
3289  *
3290  * Configs can be removed while being used, the will stop appearing in sysfs
3291  * and their content will be freed when the stream using the config is closed.
3292  *
3293  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
3294  */
3295 int i915_perf_remove_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3296                                   struct drm_file *file)
3297 {
3298         struct drm_i915_private *dev_priv = dev->dev_private;
3299         u64 *arg = data;
3300         struct i915_oa_config *oa_config;
3301         int ret;
3302
3303         if (!dev_priv->perf.initialized) {
3304                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3305                 return -ENOTSUPP;
3306         }
3307
3308         if (i915_perf_stream_paranoid && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
3309                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to remove i915 OA config\n");
3310                 return -EACCES;
3311         }
3312
3313         ret = mutex_lock_interruptible(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3314         if (ret)
3315                 goto lock_err;
3316
3317         oa_config = idr_find(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3318         if (!oa_config) {
3319                 DRM_DEBUG("Failed to remove unknown OA config\n");
3320                 ret = -ENOENT;
3321                 goto config_err;
3322         }
3323
3324         GEM_BUG_ON(*arg != oa_config->id);
3325
3326         sysfs_remove_group(dev_priv->perf.metrics_kobj,
3327                            &oa_config->sysfs_metric);
3328
3329         idr_remove(&dev_priv->perf.metrics_idr, *arg);
3330
3331         DRM_DEBUG("Removed config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
3332
3333         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3334
3335 config_err:
3336         mutex_unlock(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3337 lock_err:
3338         return ret;
3339 }
3340
3341 static struct ctl_table oa_table[] = {
3342         {
3343          .procname = "perf_stream_paranoid",
3344          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
3345          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
3346          .mode = 0644,
3347          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3348          .extra1 = &zero,
3349          .extra2 = &one,
3350          },
3351         {
3352          .procname = "oa_max_sample_rate",
3353          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
3354          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
3355          .mode = 0644,
3356          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
3357          .extra1 = &zero,
3358          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
3359          },
3360         {}
3361 };
3362
3363 static struct ctl_table i915_root[] = {
3364         {
3365          .procname = "i915",
3366          .maxlen = 0,
3367          .mode = 0555,
3368          .child = oa_table,
3369          },
3370         {}
3371 };
3372
3373 static struct ctl_table dev_root[] = {
3374         {
3375          .procname = "dev",
3376          .maxlen = 0,
3377          .mode = 0555,
3378          .child = i915_root,
3379          },
3380         {}
3381 };
3382
3383 /**
3384  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module load
3385  * @dev_priv: i915 device instance
3386  *
3387  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
3388  *
3389  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
3390  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
3391  */
3392 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *dev_priv)
3393 {
3394         if (IS_HASWELL(dev_priv)) {
3395                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3396                         gen7_is_valid_b_counter_addr;
3397                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3398                         hsw_is_valid_mux_addr;
3399                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg = NULL;
3400                 dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
3401                 dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
3402                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
3403                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
3404                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen7_oa_read;
3405                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read =
3406                         gen7_oa_hw_tail_read;
3407
3408                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = hsw_oa_formats;
3409         } else if (HAS_LOGICAL_RING_CONTEXTS(dev_priv)) {
3410                 /* Note: that although we could theoretically also support the
3411                  * legacy ringbuffer mode on BDW (and earlier iterations of
3412                  * this driver, before upstreaming did this) it didn't seem
3413                  * worth the complexity to maintain now that BDW+ enable
3414                  * execlist mode by default.
3415                  */
3416                 dev_priv->perf.oa.oa_formats = gen8_plus_oa_formats;
3417
3418                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
3419                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
3420                 dev_priv->perf.oa.ops.read = gen8_oa_read;
3421                 dev_priv->perf.oa.ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
3422
3423                 if (IS_GEN_RANGE(dev_priv, 8, 9)) {
3424                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3425                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
3426                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3427                                 gen8_is_valid_mux_addr;
3428                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3429                                 gen8_is_valid_flex_addr;
3430
3431                         if (IS_CHERRYVIEW(dev_priv)) {
3432                                 dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3433                                         chv_is_valid_mux_addr;
3434                         }
3435
3436                         dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3437                         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen8_disable_metric_set;
3438
3439                         if (IS_GEN(dev_priv, 8)) {
3440                                 dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x120;
3441                                 dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x2ce;
3442
3443                                 dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<25);
3444                         } else {
3445                                 dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3446                                 dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3447
3448                                 dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3449                         }
3450                 } else if (IS_GEN_RANGE(dev_priv, 10, 11)) {
3451                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_b_counter_reg =
3452                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
3453                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_mux_reg =
3454                                 gen10_is_valid_mux_addr;
3455                         dev_priv->perf.oa.ops.is_valid_flex_reg =
3456                                 gen8_is_valid_flex_addr;
3457
3458                         dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
3459                         dev_priv->perf.oa.ops.disable_metric_set = gen10_disable_metric_set;
3460
3461                         dev_priv->perf.oa.ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
3462                         dev_priv->perf.oa.ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
3463
3464                         dev_priv->perf.oa.gen8_valid_ctx_bit = (1<<16);
3465                 }
3466         }
3467
3468         if (dev_priv->perf.oa.ops.enable_metric_set) {
3469                 hrtimer_init(&dev_priv->perf.oa.poll_check_timer,
3470                                 CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3471                 dev_priv->perf.oa.poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
3472                 init_waitqueue_head(&dev_priv->perf.oa.poll_wq);
3473
3474                 INIT_LIST_HEAD(&dev_priv->perf.streams);
3475                 mutex_init(&dev_priv->perf.lock);
3476                 spin_lock_init(&dev_priv->perf.oa.oa_buffer.ptr_lock);
3477
3478                 oa_sample_rate_hard_limit = 1000 *
3479                         (RUNTIME_INFO(dev_priv)->cs_timestamp_frequency_khz / 2);
3480                 dev_priv->perf.sysctl_header = register_sysctl_table(dev_root);
3481
3482                 mutex_init(&dev_priv->perf.metrics_lock);
3483                 idr_init(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3484
3485                 dev_priv->perf.initialized = true;
3486         }
3487 }
3488
3489 static int destroy_config(int id, void *p, void *data)
3490 {
3491         struct drm_i915_private *dev_priv = data;
3492         struct i915_oa_config *oa_config = p;
3493
3494         put_oa_config(dev_priv, oa_config);
3495
3496         return 0;
3497 }
3498
3499 /**
3500  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
3501  * @dev_priv: i915 device instance
3502  */
3503 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *dev_priv)
3504 {
3505         if (!dev_priv->perf.initialized)
3506                 return;
3507
3508         idr_for_each(&dev_priv->perf.metrics_idr, destroy_config, dev_priv);
3509         idr_destroy(&dev_priv->perf.metrics_idr);
3510
3511         unregister_sysctl_table(dev_priv->perf.sysctl_header);
3512
3513         memset(&dev_priv->perf.oa.ops, 0, sizeof(dev_priv->perf.oa.ops));
3514
3515         dev_priv->perf.initialized = false;
3516 }