drm/i915/gt: Replace direct submit with direct call to tasklet
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_request.c
1 /*
2  * Copyright © 2008-2015 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  */
24
25 #include <linux/dma-fence-array.h>
26 #include <linux/dma-fence-chain.h>
27 #include <linux/irq_work.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29 #include <linux/sched.h>
30 #include <linux/sched/clock.h>
31 #include <linux/sched/signal.h>
32
33 #include "gem/i915_gem_context.h"
34 #include "gt/intel_breadcrumbs.h"
35 #include "gt/intel_context.h"
36 #include "gt/intel_gpu_commands.h"
37 #include "gt/intel_ring.h"
38 #include "gt/intel_rps.h"
39
40 #include "i915_active.h"
41 #include "i915_drv.h"
42 #include "i915_globals.h"
43 #include "i915_trace.h"
44 #include "intel_pm.h"
45
46 struct execute_cb {
47         struct irq_work work;
48         struct i915_sw_fence *fence;
49         void (*hook)(struct i915_request *rq, struct dma_fence *signal);
50         struct i915_request *signal;
51 };
52
53 static struct i915_global_request {
54         struct i915_global base;
55         struct kmem_cache *slab_requests;
56         struct kmem_cache *slab_execute_cbs;
57 } global;
58
59 static const char *i915_fence_get_driver_name(struct dma_fence *fence)
60 {
61         return dev_name(to_request(fence)->engine->i915->drm.dev);
62 }
63
64 static const char *i915_fence_get_timeline_name(struct dma_fence *fence)
65 {
66         const struct i915_gem_context *ctx;
67
68         /*
69          * The timeline struct (as part of the ppgtt underneath a context)
70          * may be freed when the request is no longer in use by the GPU.
71          * We could extend the life of a context to beyond that of all
72          * fences, possibly keeping the hw resource around indefinitely,
73          * or we just give them a false name. Since
74          * dma_fence_ops.get_timeline_name is a debug feature, the occasional
75          * lie seems justifiable.
76          */
77         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
78                 return "signaled";
79
80         ctx = i915_request_gem_context(to_request(fence));
81         if (!ctx)
82                 return "[" DRIVER_NAME "]";
83
84         return ctx->name;
85 }
86
87 static bool i915_fence_signaled(struct dma_fence *fence)
88 {
89         return i915_request_completed(to_request(fence));
90 }
91
92 static bool i915_fence_enable_signaling(struct dma_fence *fence)
93 {
94         return i915_request_enable_breadcrumb(to_request(fence));
95 }
96
97 static signed long i915_fence_wait(struct dma_fence *fence,
98                                    bool interruptible,
99                                    signed long timeout)
100 {
101         return i915_request_wait(to_request(fence),
102                                  interruptible | I915_WAIT_PRIORITY,
103                                  timeout);
104 }
105
106 struct kmem_cache *i915_request_slab_cache(void)
107 {
108         return global.slab_requests;
109 }
110
111 static void i915_fence_release(struct dma_fence *fence)
112 {
113         struct i915_request *rq = to_request(fence);
114
115         /*
116          * The request is put onto a RCU freelist (i.e. the address
117          * is immediately reused), mark the fences as being freed now.
118          * Otherwise the debugobjects for the fences are only marked as
119          * freed when the slab cache itself is freed, and so we would get
120          * caught trying to reuse dead objects.
121          */
122         i915_sw_fence_fini(&rq->submit);
123         i915_sw_fence_fini(&rq->semaphore);
124
125         /*
126          * Keep one request on each engine for reserved use under mempressure
127          *
128          * We do not hold a reference to the engine here and so have to be
129          * very careful in what rq->engine we poke. The virtual engine is
130          * referenced via the rq->context and we released that ref during
131          * i915_request_retire(), ergo we must not dereference a virtual
132          * engine here. Not that we would want to, as the only consumer of
133          * the reserved engine->request_pool is the power management parking,
134          * which must-not-fail, and that is only run on the physical engines.
135          *
136          * Since the request must have been executed to be have completed,
137          * we know that it will have been processed by the HW and will
138          * not be unsubmitted again, so rq->engine and rq->execution_mask
139          * at this point is stable. rq->execution_mask will be a single
140          * bit if the last and _only_ engine it could execution on was a
141          * physical engine, if it's multiple bits then it started on and
142          * could still be on a virtual engine. Thus if the mask is not a
143          * power-of-two we assume that rq->engine may still be a virtual
144          * engine and so a dangling invalid pointer that we cannot dereference
145          *
146          * For example, consider the flow of a bonded request through a virtual
147          * engine. The request is created with a wide engine mask (all engines
148          * that we might execute on). On processing the bond, the request mask
149          * is reduced to one or more engines. If the request is subsequently
150          * bound to a single engine, it will then be constrained to only
151          * execute on that engine and never returned to the virtual engine
152          * after timeslicing away, see __unwind_incomplete_requests(). Thus we
153          * know that if the rq->execution_mask is a single bit, rq->engine
154          * can be a physical engine with the exact corresponding mask.
155          */
156         if (is_power_of_2(rq->execution_mask) &&
157             !cmpxchg(&rq->engine->request_pool, NULL, rq))
158                 return;
159
160         kmem_cache_free(global.slab_requests, rq);
161 }
162
163 const struct dma_fence_ops i915_fence_ops = {
164         .get_driver_name = i915_fence_get_driver_name,
165         .get_timeline_name = i915_fence_get_timeline_name,
166         .enable_signaling = i915_fence_enable_signaling,
167         .signaled = i915_fence_signaled,
168         .wait = i915_fence_wait,
169         .release = i915_fence_release,
170 };
171
172 static void irq_execute_cb(struct irq_work *wrk)
173 {
174         struct execute_cb *cb = container_of(wrk, typeof(*cb), work);
175
176         i915_sw_fence_complete(cb->fence);
177         kmem_cache_free(global.slab_execute_cbs, cb);
178 }
179
180 static void irq_execute_cb_hook(struct irq_work *wrk)
181 {
182         struct execute_cb *cb = container_of(wrk, typeof(*cb), work);
183
184         cb->hook(container_of(cb->fence, struct i915_request, submit),
185                  &cb->signal->fence);
186         i915_request_put(cb->signal);
187
188         irq_execute_cb(wrk);
189 }
190
191 static __always_inline void
192 __notify_execute_cb(struct i915_request *rq, bool (*fn)(struct irq_work *wrk))
193 {
194         struct execute_cb *cb, *cn;
195
196         if (llist_empty(&rq->execute_cb))
197                 return;
198
199         llist_for_each_entry_safe(cb, cn,
200                                   llist_del_all(&rq->execute_cb),
201                                   work.llnode)
202                 fn(&cb->work);
203 }
204
205 static void __notify_execute_cb_irq(struct i915_request *rq)
206 {
207         __notify_execute_cb(rq, irq_work_queue);
208 }
209
210 static bool irq_work_imm(struct irq_work *wrk)
211 {
212         wrk->func(wrk);
213         return false;
214 }
215
216 static void __notify_execute_cb_imm(struct i915_request *rq)
217 {
218         __notify_execute_cb(rq, irq_work_imm);
219 }
220
221 static void free_capture_list(struct i915_request *request)
222 {
223         struct i915_capture_list *capture;
224
225         capture = fetch_and_zero(&request->capture_list);
226         while (capture) {
227                 struct i915_capture_list *next = capture->next;
228
229                 kfree(capture);
230                 capture = next;
231         }
232 }
233
234 static void __i915_request_fill(struct i915_request *rq, u8 val)
235 {
236         void *vaddr = rq->ring->vaddr;
237         u32 head;
238
239         head = rq->infix;
240         if (rq->postfix < head) {
241                 memset(vaddr + head, val, rq->ring->size - head);
242                 head = 0;
243         }
244         memset(vaddr + head, val, rq->postfix - head);
245 }
246
247 static void remove_from_engine(struct i915_request *rq)
248 {
249         struct intel_engine_cs *engine, *locked;
250
251         /*
252          * Virtual engines complicate acquiring the engine timeline lock,
253          * as their rq->engine pointer is not stable until under that
254          * engine lock. The simple ploy we use is to take the lock then
255          * check that the rq still belongs to the newly locked engine.
256          */
257         locked = READ_ONCE(rq->engine);
258         spin_lock_irq(&locked->active.lock);
259         while (unlikely(locked != (engine = READ_ONCE(rq->engine)))) {
260                 spin_unlock(&locked->active.lock);
261                 spin_lock(&engine->active.lock);
262                 locked = engine;
263         }
264         list_del_init(&rq->sched.link);
265
266         clear_bit(I915_FENCE_FLAG_PQUEUE, &rq->fence.flags);
267         clear_bit(I915_FENCE_FLAG_HOLD, &rq->fence.flags);
268
269         /* Prevent further __await_execution() registering a cb, then flush */
270         set_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &rq->fence.flags);
271
272         spin_unlock_irq(&locked->active.lock);
273
274         __notify_execute_cb_imm(rq);
275 }
276
277 bool i915_request_retire(struct i915_request *rq)
278 {
279         if (!i915_request_completed(rq))
280                 return false;
281
282         RQ_TRACE(rq, "\n");
283
284         GEM_BUG_ON(!i915_sw_fence_signaled(&rq->submit));
285         trace_i915_request_retire(rq);
286         i915_request_mark_complete(rq);
287
288         /*
289          * We know the GPU must have read the request to have
290          * sent us the seqno + interrupt, so use the position
291          * of tail of the request to update the last known position
292          * of the GPU head.
293          *
294          * Note this requires that we are always called in request
295          * completion order.
296          */
297         GEM_BUG_ON(!list_is_first(&rq->link,
298                                   &i915_request_timeline(rq)->requests));
299         if (IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_DEBUG_GEM))
300                 /* Poison before we release our space in the ring */
301                 __i915_request_fill(rq, POISON_FREE);
302         rq->ring->head = rq->postfix;
303
304         if (!i915_request_signaled(rq)) {
305                 spin_lock_irq(&rq->lock);
306                 dma_fence_signal_locked(&rq->fence);
307                 spin_unlock_irq(&rq->lock);
308         }
309
310         if (i915_request_has_waitboost(rq)) {
311                 GEM_BUG_ON(!atomic_read(&rq->engine->gt->rps.num_waiters));
312                 atomic_dec(&rq->engine->gt->rps.num_waiters);
313         }
314
315         /*
316          * We only loosely track inflight requests across preemption,
317          * and so we may find ourselves attempting to retire a _completed_
318          * request that we have removed from the HW and put back on a run
319          * queue.
320          *
321          * As we set I915_FENCE_FLAG_ACTIVE on the request, this should be
322          * after removing the breadcrumb and signaling it, so that we do not
323          * inadvertently attach the breadcrumb to a completed request.
324          */
325         if (!list_empty(&rq->sched.link))
326                 remove_from_engine(rq);
327         GEM_BUG_ON(!llist_empty(&rq->execute_cb));
328
329         __list_del_entry(&rq->link); /* poison neither prev/next (RCU walks) */
330
331         intel_context_exit(rq->context);
332         intel_context_unpin(rq->context);
333
334         free_capture_list(rq);
335         i915_sched_node_fini(&rq->sched);
336         i915_request_put(rq);
337
338         return true;
339 }
340
341 void i915_request_retire_upto(struct i915_request *rq)
342 {
343         struct intel_timeline * const tl = i915_request_timeline(rq);
344         struct i915_request *tmp;
345
346         RQ_TRACE(rq, "\n");
347
348         GEM_BUG_ON(!i915_request_completed(rq));
349
350         do {
351                 tmp = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*tmp), link);
352         } while (i915_request_retire(tmp) && tmp != rq);
353 }
354
355 static struct i915_request * const *
356 __engine_active(struct intel_engine_cs *engine)
357 {
358         return READ_ONCE(engine->execlists.active);
359 }
360
361 static bool __request_in_flight(const struct i915_request *signal)
362 {
363         struct i915_request * const *port, *rq;
364         bool inflight = false;
365
366         if (!i915_request_is_ready(signal))
367                 return false;
368
369         /*
370          * Even if we have unwound the request, it may still be on
371          * the GPU (preempt-to-busy). If that request is inside an
372          * unpreemptible critical section, it will not be removed. Some
373          * GPU functions may even be stuck waiting for the paired request
374          * (__await_execution) to be submitted and cannot be preempted
375          * until the bond is executing.
376          *
377          * As we know that there are always preemption points between
378          * requests, we know that only the currently executing request
379          * may be still active even though we have cleared the flag.
380          * However, we can't rely on our tracking of ELSP[0] to know
381          * which request is currently active and so maybe stuck, as
382          * the tracking maybe an event behind. Instead assume that
383          * if the context is still inflight, then it is still active
384          * even if the active flag has been cleared.
385          *
386          * To further complicate matters, if there a pending promotion, the HW
387          * may either perform a context switch to the second inflight execlists,
388          * or it may switch to the pending set of execlists. In the case of the
389          * latter, it may send the ACK and we process the event copying the
390          * pending[] over top of inflight[], _overwriting_ our *active. Since
391          * this implies the HW is arbitrating and not struck in *active, we do
392          * not worry about complete accuracy, but we do require no read/write
393          * tearing of the pointer [the read of the pointer must be valid, even
394          * as the array is being overwritten, for which we require the writes
395          * to avoid tearing.]
396          *
397          * Note that the read of *execlists->active may race with the promotion
398          * of execlists->pending[] to execlists->inflight[], overwritting
399          * the value at *execlists->active. This is fine. The promotion implies
400          * that we received an ACK from the HW, and so the context is not
401          * stuck -- if we do not see ourselves in *active, the inflight status
402          * is valid. If instead we see ourselves being copied into *active,
403          * we are inflight and may signal the callback.
404          */
405         if (!intel_context_inflight(signal->context))
406                 return false;
407
408         rcu_read_lock();
409         for (port = __engine_active(signal->engine);
410              (rq = READ_ONCE(*port)); /* may race with promotion of pending[] */
411              port++) {
412                 if (rq->context == signal->context) {
413                         inflight = i915_seqno_passed(rq->fence.seqno,
414                                                      signal->fence.seqno);
415                         break;
416                 }
417         }
418         rcu_read_unlock();
419
420         return inflight;
421 }
422
423 static int
424 __await_execution(struct i915_request *rq,
425                   struct i915_request *signal,
426                   void (*hook)(struct i915_request *rq,
427                                struct dma_fence *signal),
428                   gfp_t gfp)
429 {
430         struct execute_cb *cb;
431
432         if (i915_request_is_active(signal)) {
433                 if (hook)
434                         hook(rq, &signal->fence);
435                 return 0;
436         }
437
438         cb = kmem_cache_alloc(global.slab_execute_cbs, gfp);
439         if (!cb)
440                 return -ENOMEM;
441
442         cb->fence = &rq->submit;
443         i915_sw_fence_await(cb->fence);
444         init_irq_work(&cb->work, irq_execute_cb);
445
446         if (hook) {
447                 cb->hook = hook;
448                 cb->signal = i915_request_get(signal);
449                 cb->work.func = irq_execute_cb_hook;
450         }
451
452         /*
453          * Register the callback first, then see if the signaler is already
454          * active. This ensures that if we race with the
455          * __notify_execute_cb from i915_request_submit() and we are not
456          * included in that list, we get a second bite of the cherry and
457          * execute it ourselves. After this point, a future
458          * i915_request_submit() will notify us.
459          *
460          * In i915_request_retire() we set the ACTIVE bit on a completed
461          * request (then flush the execute_cb). So by registering the
462          * callback first, then checking the ACTIVE bit, we serialise with
463          * the completed/retired request.
464          */
465         if (llist_add(&cb->work.llnode, &signal->execute_cb)) {
466                 if (i915_request_is_active(signal) ||
467                     __request_in_flight(signal))
468                         __notify_execute_cb_imm(signal);
469         }
470
471         return 0;
472 }
473
474 static bool fatal_error(int error)
475 {
476         switch (error) {
477         case 0: /* not an error! */
478         case -EAGAIN: /* innocent victim of a GT reset (__i915_request_reset) */
479         case -ETIMEDOUT: /* waiting for Godot (timer_i915_sw_fence_wake) */
480                 return false;
481         default:
482                 return true;
483         }
484 }
485
486 void __i915_request_skip(struct i915_request *rq)
487 {
488         GEM_BUG_ON(!fatal_error(rq->fence.error));
489
490         if (rq->infix == rq->postfix)
491                 return;
492
493         /*
494          * As this request likely depends on state from the lost
495          * context, clear out all the user operations leaving the
496          * breadcrumb at the end (so we get the fence notifications).
497          */
498         __i915_request_fill(rq, 0);
499         rq->infix = rq->postfix;
500 }
501
502 void i915_request_set_error_once(struct i915_request *rq, int error)
503 {
504         int old;
505
506         GEM_BUG_ON(!IS_ERR_VALUE((long)error));
507
508         if (i915_request_signaled(rq))
509                 return;
510
511         old = READ_ONCE(rq->fence.error);
512         do {
513                 if (fatal_error(old))
514                         return;
515         } while (!try_cmpxchg(&rq->fence.error, &old, error));
516 }
517
518 bool __i915_request_submit(struct i915_request *request)
519 {
520         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
521         bool result = false;
522
523         RQ_TRACE(request, "\n");
524
525         GEM_BUG_ON(!irqs_disabled());
526         lockdep_assert_held(&engine->active.lock);
527
528         /*
529          * With the advent of preempt-to-busy, we frequently encounter
530          * requests that we have unsubmitted from HW, but left running
531          * until the next ack and so have completed in the meantime. On
532          * resubmission of that completed request, we can skip
533          * updating the payload, and execlists can even skip submitting
534          * the request.
535          *
536          * We must remove the request from the caller's priority queue,
537          * and the caller must only call us when the request is in their
538          * priority queue, under the active.lock. This ensures that the
539          * request has *not* yet been retired and we can safely move
540          * the request into the engine->active.list where it will be
541          * dropped upon retiring. (Otherwise if resubmit a *retired*
542          * request, this would be a horrible use-after-free.)
543          */
544         if (i915_request_completed(request))
545                 goto xfer;
546
547         if (unlikely(intel_context_is_closed(request->context) &&
548                      !intel_engine_has_heartbeat(engine)))
549                 intel_context_set_banned(request->context);
550
551         if (unlikely(intel_context_is_banned(request->context)))
552                 i915_request_set_error_once(request, -EIO);
553
554         if (unlikely(fatal_error(request->fence.error)))
555                 __i915_request_skip(request);
556
557         /*
558          * Are we using semaphores when the gpu is already saturated?
559          *
560          * Using semaphores incurs a cost in having the GPU poll a
561          * memory location, busywaiting for it to change. The continual
562          * memory reads can have a noticeable impact on the rest of the
563          * system with the extra bus traffic, stalling the cpu as it too
564          * tries to access memory across the bus (perf stat -e bus-cycles).
565          *
566          * If we installed a semaphore on this request and we only submit
567          * the request after the signaler completed, that indicates the
568          * system is overloaded and using semaphores at this time only
569          * increases the amount of work we are doing. If so, we disable
570          * further use of semaphores until we are idle again, whence we
571          * optimistically try again.
572          */
573         if (request->sched.semaphores &&
574             i915_sw_fence_signaled(&request->semaphore))
575                 engine->saturated |= request->sched.semaphores;
576
577         engine->emit_fini_breadcrumb(request,
578                                      request->ring->vaddr + request->postfix);
579
580         trace_i915_request_execute(request);
581         engine->serial++;
582         result = true;
583
584 xfer:
585         if (!test_and_set_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags)) {
586                 list_move_tail(&request->sched.link, &engine->active.requests);
587                 clear_bit(I915_FENCE_FLAG_PQUEUE, &request->fence.flags);
588         }
589
590         /*
591          * XXX Rollback bonded-execution on __i915_request_unsubmit()?
592          *
593          * In the future, perhaps when we have an active time-slicing scheduler,
594          * it will be interesting to unsubmit parallel execution and remove
595          * busywaits from the GPU until their master is restarted. This is
596          * quite hairy, we have to carefully rollback the fence and do a
597          * preempt-to-idle cycle on the target engine, all the while the
598          * master execute_cb may refire.
599          */
600         __notify_execute_cb_irq(request);
601
602         /* We may be recursing from the signal callback of another i915 fence */
603         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT, &request->fence.flags))
604                 i915_request_enable_breadcrumb(request);
605
606         return result;
607 }
608
609 void i915_request_submit(struct i915_request *request)
610 {
611         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
612         unsigned long flags;
613
614         /* Will be called from irq-context when using foreign fences. */
615         spin_lock_irqsave(&engine->active.lock, flags);
616
617         __i915_request_submit(request);
618
619         spin_unlock_irqrestore(&engine->active.lock, flags);
620 }
621
622 void __i915_request_unsubmit(struct i915_request *request)
623 {
624         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
625
626         /*
627          * Only unwind in reverse order, required so that the per-context list
628          * is kept in seqno/ring order.
629          */
630         RQ_TRACE(request, "\n");
631
632         GEM_BUG_ON(!irqs_disabled());
633         lockdep_assert_held(&engine->active.lock);
634
635         /*
636          * Before we remove this breadcrumb from the signal list, we have
637          * to ensure that a concurrent dma_fence_enable_signaling() does not
638          * attach itself. We first mark the request as no longer active and
639          * make sure that is visible to other cores, and then remove the
640          * breadcrumb if attached.
641          */
642         GEM_BUG_ON(!test_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags));
643         clear_bit_unlock(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &request->fence.flags);
644         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT, &request->fence.flags))
645                 i915_request_cancel_breadcrumb(request);
646
647         /* We've already spun, don't charge on resubmitting. */
648         if (request->sched.semaphores && i915_request_started(request))
649                 request->sched.semaphores = 0;
650
651         /*
652          * We don't need to wake_up any waiters on request->execute, they
653          * will get woken by any other event or us re-adding this request
654          * to the engine timeline (__i915_request_submit()). The waiters
655          * should be quite adapt at finding that the request now has a new
656          * global_seqno to the one they went to sleep on.
657          */
658 }
659
660 void i915_request_unsubmit(struct i915_request *request)
661 {
662         struct intel_engine_cs *engine = request->engine;
663         unsigned long flags;
664
665         /* Will be called from irq-context when using foreign fences. */
666         spin_lock_irqsave(&engine->active.lock, flags);
667
668         __i915_request_unsubmit(request);
669
670         spin_unlock_irqrestore(&engine->active.lock, flags);
671 }
672
673 static int __i915_sw_fence_call
674 submit_notify(struct i915_sw_fence *fence, enum i915_sw_fence_notify state)
675 {
676         struct i915_request *request =
677                 container_of(fence, typeof(*request), submit);
678
679         switch (state) {
680         case FENCE_COMPLETE:
681                 trace_i915_request_submit(request);
682
683                 if (unlikely(fence->error))
684                         i915_request_set_error_once(request, fence->error);
685
686                 /*
687                  * We need to serialize use of the submit_request() callback
688                  * with its hotplugging performed during an emergency
689                  * i915_gem_set_wedged().  We use the RCU mechanism to mark the
690                  * critical section in order to force i915_gem_set_wedged() to
691                  * wait until the submit_request() is completed before
692                  * proceeding.
693                  */
694                 rcu_read_lock();
695                 request->engine->submit_request(request);
696                 rcu_read_unlock();
697                 break;
698
699         case FENCE_FREE:
700                 i915_request_put(request);
701                 break;
702         }
703
704         return NOTIFY_DONE;
705 }
706
707 static int __i915_sw_fence_call
708 semaphore_notify(struct i915_sw_fence *fence, enum i915_sw_fence_notify state)
709 {
710         struct i915_request *rq = container_of(fence, typeof(*rq), semaphore);
711
712         switch (state) {
713         case FENCE_COMPLETE:
714                 break;
715
716         case FENCE_FREE:
717                 i915_request_put(rq);
718                 break;
719         }
720
721         return NOTIFY_DONE;
722 }
723
724 static void retire_requests(struct intel_timeline *tl)
725 {
726         struct i915_request *rq, *rn;
727
728         list_for_each_entry_safe(rq, rn, &tl->requests, link)
729                 if (!i915_request_retire(rq))
730                         break;
731 }
732
733 static noinline struct i915_request *
734 request_alloc_slow(struct intel_timeline *tl,
735                    struct i915_request **rsvd,
736                    gfp_t gfp)
737 {
738         struct i915_request *rq;
739
740         /* If we cannot wait, dip into our reserves */
741         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp)) {
742                 rq = xchg(rsvd, NULL);
743                 if (!rq) /* Use the normal failure path for one final WARN */
744                         goto out;
745
746                 return rq;
747         }
748
749         if (list_empty(&tl->requests))
750                 goto out;
751
752         /* Move our oldest request to the slab-cache (if not in use!) */
753         rq = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
754         i915_request_retire(rq);
755
756         rq = kmem_cache_alloc(global.slab_requests,
757                               gfp | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN);
758         if (rq)
759                 return rq;
760
761         /* Ratelimit ourselves to prevent oom from malicious clients */
762         rq = list_last_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
763         cond_synchronize_rcu(rq->rcustate);
764
765         /* Retire our old requests in the hope that we free some */
766         retire_requests(tl);
767
768 out:
769         return kmem_cache_alloc(global.slab_requests, gfp);
770 }
771
772 static void __i915_request_ctor(void *arg)
773 {
774         struct i915_request *rq = arg;
775
776         spin_lock_init(&rq->lock);
777         i915_sched_node_init(&rq->sched);
778         i915_sw_fence_init(&rq->submit, submit_notify);
779         i915_sw_fence_init(&rq->semaphore, semaphore_notify);
780
781         dma_fence_init(&rq->fence, &i915_fence_ops, &rq->lock, 0, 0);
782
783         rq->capture_list = NULL;
784
785         init_llist_head(&rq->execute_cb);
786 }
787
788 struct i915_request *
789 __i915_request_create(struct intel_context *ce, gfp_t gfp)
790 {
791         struct intel_timeline *tl = ce->timeline;
792         struct i915_request *rq;
793         u32 seqno;
794         int ret;
795
796         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp));
797
798         /* Check that the caller provided an already pinned context */
799         __intel_context_pin(ce);
800
801         /*
802          * Beware: Dragons be flying overhead.
803          *
804          * We use RCU to look up requests in flight. The lookups may
805          * race with the request being allocated from the slab freelist.
806          * That is the request we are writing to here, may be in the process
807          * of being read by __i915_active_request_get_rcu(). As such,
808          * we have to be very careful when overwriting the contents. During
809          * the RCU lookup, we change chase the request->engine pointer,
810          * read the request->global_seqno and increment the reference count.
811          *
812          * The reference count is incremented atomically. If it is zero,
813          * the lookup knows the request is unallocated and complete. Otherwise,
814          * it is either still in use, or has been reallocated and reset
815          * with dma_fence_init(). This increment is safe for release as we
816          * check that the request we have a reference to and matches the active
817          * request.
818          *
819          * Before we increment the refcount, we chase the request->engine
820          * pointer. We must not call kmem_cache_zalloc() or else we set
821          * that pointer to NULL and cause a crash during the lookup. If
822          * we see the request is completed (based on the value of the
823          * old engine and seqno), the lookup is complete and reports NULL.
824          * If we decide the request is not completed (new engine or seqno),
825          * then we grab a reference and double check that it is still the
826          * active request - which it won't be and restart the lookup.
827          *
828          * Do not use kmem_cache_zalloc() here!
829          */
830         rq = kmem_cache_alloc(global.slab_requests,
831                               gfp | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN);
832         if (unlikely(!rq)) {
833                 rq = request_alloc_slow(tl, &ce->engine->request_pool, gfp);
834                 if (!rq) {
835                         ret = -ENOMEM;
836                         goto err_unreserve;
837                 }
838         }
839
840         rq->context = ce;
841         rq->engine = ce->engine;
842         rq->ring = ce->ring;
843         rq->execution_mask = ce->engine->mask;
844
845         kref_init(&rq->fence.refcount);
846         rq->fence.flags = 0;
847         rq->fence.error = 0;
848         INIT_LIST_HEAD(&rq->fence.cb_list);
849
850         ret = intel_timeline_get_seqno(tl, rq, &seqno);
851         if (ret)
852                 goto err_free;
853
854         rq->fence.context = tl->fence_context;
855         rq->fence.seqno = seqno;
856
857         RCU_INIT_POINTER(rq->timeline, tl);
858         RCU_INIT_POINTER(rq->hwsp_cacheline, tl->hwsp_cacheline);
859         rq->hwsp_seqno = tl->hwsp_seqno;
860         GEM_BUG_ON(i915_request_completed(rq));
861
862         rq->rcustate = get_state_synchronize_rcu(); /* acts as smp_mb() */
863
864         /* We bump the ref for the fence chain */
865         i915_sw_fence_reinit(&i915_request_get(rq)->submit);
866         i915_sw_fence_reinit(&i915_request_get(rq)->semaphore);
867
868         i915_sched_node_reinit(&rq->sched);
869
870         /* No zalloc, everything must be cleared after use */
871         rq->batch = NULL;
872         GEM_BUG_ON(rq->capture_list);
873         GEM_BUG_ON(!llist_empty(&rq->execute_cb));
874
875         /*
876          * Reserve space in the ring buffer for all the commands required to
877          * eventually emit this request. This is to guarantee that the
878          * i915_request_add() call can't fail. Note that the reserve may need
879          * to be redone if the request is not actually submitted straight
880          * away, e.g. because a GPU scheduler has deferred it.
881          *
882          * Note that due to how we add reserved_space to intel_ring_begin()
883          * we need to double our request to ensure that if we need to wrap
884          * around inside i915_request_add() there is sufficient space at
885          * the beginning of the ring as well.
886          */
887         rq->reserved_space =
888                 2 * rq->engine->emit_fini_breadcrumb_dw * sizeof(u32);
889
890         /*
891          * Record the position of the start of the request so that
892          * should we detect the updated seqno part-way through the
893          * GPU processing the request, we never over-estimate the
894          * position of the head.
895          */
896         rq->head = rq->ring->emit;
897
898         ret = rq->engine->request_alloc(rq);
899         if (ret)
900                 goto err_unwind;
901
902         rq->infix = rq->ring->emit; /* end of header; start of user payload */
903
904         intel_context_mark_active(ce);
905         list_add_tail_rcu(&rq->link, &tl->requests);
906
907         return rq;
908
909 err_unwind:
910         ce->ring->emit = rq->head;
911
912         /* Make sure we didn't add ourselves to external state before freeing */
913         GEM_BUG_ON(!list_empty(&rq->sched.signalers_list));
914         GEM_BUG_ON(!list_empty(&rq->sched.waiters_list));
915
916 err_free:
917         kmem_cache_free(global.slab_requests, rq);
918 err_unreserve:
919         intel_context_unpin(ce);
920         return ERR_PTR(ret);
921 }
922
923 struct i915_request *
924 i915_request_create(struct intel_context *ce)
925 {
926         struct i915_request *rq;
927         struct intel_timeline *tl;
928
929         tl = intel_context_timeline_lock(ce);
930         if (IS_ERR(tl))
931                 return ERR_CAST(tl);
932
933         /* Move our oldest request to the slab-cache (if not in use!) */
934         rq = list_first_entry(&tl->requests, typeof(*rq), link);
935         if (!list_is_last(&rq->link, &tl->requests))
936                 i915_request_retire(rq);
937
938         intel_context_enter(ce);
939         rq = __i915_request_create(ce, GFP_KERNEL);
940         intel_context_exit(ce); /* active reference transferred to request */
941         if (IS_ERR(rq))
942                 goto err_unlock;
943
944         /* Check that we do not interrupt ourselves with a new request */
945         rq->cookie = lockdep_pin_lock(&tl->mutex);
946
947         return rq;
948
949 err_unlock:
950         intel_context_timeline_unlock(tl);
951         return rq;
952 }
953
954 static int
955 i915_request_await_start(struct i915_request *rq, struct i915_request *signal)
956 {
957         struct dma_fence *fence;
958         int err;
959
960         if (i915_request_timeline(rq) == rcu_access_pointer(signal->timeline))
961                 return 0;
962
963         if (i915_request_started(signal))
964                 return 0;
965
966         fence = NULL;
967         rcu_read_lock();
968         spin_lock_irq(&signal->lock);
969         do {
970                 struct list_head *pos = READ_ONCE(signal->link.prev);
971                 struct i915_request *prev;
972
973                 /* Confirm signal has not been retired, the link is valid */
974                 if (unlikely(i915_request_started(signal)))
975                         break;
976
977                 /* Is signal the earliest request on its timeline? */
978                 if (pos == &rcu_dereference(signal->timeline)->requests)
979                         break;
980
981                 /*
982                  * Peek at the request before us in the timeline. That
983                  * request will only be valid before it is retired, so
984                  * after acquiring a reference to it, confirm that it is
985                  * still part of the signaler's timeline.
986                  */
987                 prev = list_entry(pos, typeof(*prev), link);
988                 if (!i915_request_get_rcu(prev))
989                         break;
990
991                 /* After the strong barrier, confirm prev is still attached */
992                 if (unlikely(READ_ONCE(prev->link.next) != &signal->link)) {
993                         i915_request_put(prev);
994                         break;
995                 }
996
997                 fence = &prev->fence;
998         } while (0);
999         spin_unlock_irq(&signal->lock);
1000         rcu_read_unlock();
1001         if (!fence)
1002                 return 0;
1003
1004         err = 0;
1005         if (!intel_timeline_sync_is_later(i915_request_timeline(rq), fence))
1006                 err = i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit,
1007                                                     fence, 0,
1008                                                     I915_FENCE_GFP);
1009         dma_fence_put(fence);
1010
1011         return err;
1012 }
1013
1014 static intel_engine_mask_t
1015 already_busywaiting(struct i915_request *rq)
1016 {
1017         /*
1018          * Polling a semaphore causes bus traffic, delaying other users of
1019          * both the GPU and CPU. We want to limit the impact on others,
1020          * while taking advantage of early submission to reduce GPU
1021          * latency. Therefore we restrict ourselves to not using more
1022          * than one semaphore from each source, and not using a semaphore
1023          * if we have detected the engine is saturated (i.e. would not be
1024          * submitted early and cause bus traffic reading an already passed
1025          * semaphore).
1026          *
1027          * See the are-we-too-late? check in __i915_request_submit().
1028          */
1029         return rq->sched.semaphores | READ_ONCE(rq->engine->saturated);
1030 }
1031
1032 static int
1033 __emit_semaphore_wait(struct i915_request *to,
1034                       struct i915_request *from,
1035                       u32 seqno)
1036 {
1037         const int has_token = INTEL_GEN(to->engine->i915) >= 12;
1038         u32 hwsp_offset;
1039         int len, err;
1040         u32 *cs;
1041
1042         GEM_BUG_ON(INTEL_GEN(to->engine->i915) < 8);
1043         GEM_BUG_ON(i915_request_has_initial_breadcrumb(to));
1044
1045         /* We need to pin the signaler's HWSP until we are finished reading. */
1046         err = intel_timeline_read_hwsp(from, to, &hwsp_offset);
1047         if (err)
1048                 return err;
1049
1050         len = 4;
1051         if (has_token)
1052                 len += 2;
1053
1054         cs = intel_ring_begin(to, len);
1055         if (IS_ERR(cs))
1056                 return PTR_ERR(cs);
1057
1058         /*
1059          * Using greater-than-or-equal here means we have to worry
1060          * about seqno wraparound. To side step that issue, we swap
1061          * the timeline HWSP upon wrapping, so that everyone listening
1062          * for the old (pre-wrap) values do not see the much smaller
1063          * (post-wrap) values than they were expecting (and so wait
1064          * forever).
1065          */
1066         *cs++ = (MI_SEMAPHORE_WAIT |
1067                  MI_SEMAPHORE_GLOBAL_GTT |
1068                  MI_SEMAPHORE_POLL |
1069                  MI_SEMAPHORE_SAD_GTE_SDD) +
1070                 has_token;
1071         *cs++ = seqno;
1072         *cs++ = hwsp_offset;
1073         *cs++ = 0;
1074         if (has_token) {
1075                 *cs++ = 0;
1076                 *cs++ = MI_NOOP;
1077         }
1078
1079         intel_ring_advance(to, cs);
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 static int
1084 emit_semaphore_wait(struct i915_request *to,
1085                     struct i915_request *from,
1086                     gfp_t gfp)
1087 {
1088         const intel_engine_mask_t mask = READ_ONCE(from->engine)->mask;
1089         struct i915_sw_fence *wait = &to->submit;
1090
1091         if (!intel_context_use_semaphores(to->context))
1092                 goto await_fence;
1093
1094         if (i915_request_has_initial_breadcrumb(to))
1095                 goto await_fence;
1096
1097         if (!rcu_access_pointer(from->hwsp_cacheline))
1098                 goto await_fence;
1099
1100         /*
1101          * If this or its dependents are waiting on an external fence
1102          * that may fail catastrophically, then we want to avoid using
1103          * sempahores as they bypass the fence signaling metadata, and we
1104          * lose the fence->error propagation.
1105          */
1106         if (from->sched.flags & I915_SCHED_HAS_EXTERNAL_CHAIN)
1107                 goto await_fence;
1108
1109         /* Just emit the first semaphore we see as request space is limited. */
1110         if (already_busywaiting(to) & mask)
1111                 goto await_fence;
1112
1113         if (i915_request_await_start(to, from) < 0)
1114                 goto await_fence;
1115
1116         /* Only submit our spinner after the signaler is running! */
1117         if (__await_execution(to, from, NULL, gfp))
1118                 goto await_fence;
1119
1120         if (__emit_semaphore_wait(to, from, from->fence.seqno))
1121                 goto await_fence;
1122
1123         to->sched.semaphores |= mask;
1124         wait = &to->semaphore;
1125
1126 await_fence:
1127         return i915_sw_fence_await_dma_fence(wait,
1128                                              &from->fence, 0,
1129                                              I915_FENCE_GFP);
1130 }
1131
1132 static bool intel_timeline_sync_has_start(struct intel_timeline *tl,
1133                                           struct dma_fence *fence)
1134 {
1135         return __intel_timeline_sync_is_later(tl,
1136                                               fence->context,
1137                                               fence->seqno - 1);
1138 }
1139
1140 static int intel_timeline_sync_set_start(struct intel_timeline *tl,
1141                                          const struct dma_fence *fence)
1142 {
1143         return __intel_timeline_sync_set(tl, fence->context, fence->seqno - 1);
1144 }
1145
1146 static int
1147 __i915_request_await_execution(struct i915_request *to,
1148                                struct i915_request *from,
1149                                void (*hook)(struct i915_request *rq,
1150                                             struct dma_fence *signal))
1151 {
1152         int err;
1153
1154         GEM_BUG_ON(intel_context_is_barrier(from->context));
1155
1156         /* Submit both requests at the same time */
1157         err = __await_execution(to, from, hook, I915_FENCE_GFP);
1158         if (err)
1159                 return err;
1160
1161         /* Squash repeated depenendices to the same timelines */
1162         if (intel_timeline_sync_has_start(i915_request_timeline(to),
1163                                           &from->fence))
1164                 return 0;
1165
1166         /*
1167          * Wait until the start of this request.
1168          *
1169          * The execution cb fires when we submit the request to HW. But in
1170          * many cases this may be long before the request itself is ready to
1171          * run (consider that we submit 2 requests for the same context, where
1172          * the request of interest is behind an indefinite spinner). So we hook
1173          * up to both to reduce our queues and keep the execution lag minimised
1174          * in the worst case, though we hope that the await_start is elided.
1175          */
1176         err = i915_request_await_start(to, from);
1177         if (err < 0)
1178                 return err;
1179
1180         /*
1181          * Ensure both start together [after all semaphores in signal]
1182          *
1183          * Now that we are queued to the HW at roughly the same time (thanks
1184          * to the execute cb) and are ready to run at roughly the same time
1185          * (thanks to the await start), our signaler may still be indefinitely
1186          * delayed by waiting on a semaphore from a remote engine. If our
1187          * signaler depends on a semaphore, so indirectly do we, and we do not
1188          * want to start our payload until our signaler also starts theirs.
1189          * So we wait.
1190          *
1191          * However, there is also a second condition for which we need to wait
1192          * for the precise start of the signaler. Consider that the signaler
1193          * was submitted in a chain of requests following another context
1194          * (with just an ordinary intra-engine fence dependency between the
1195          * two). In this case the signaler is queued to HW, but not for
1196          * immediate execution, and so we must wait until it reaches the
1197          * active slot.
1198          */
1199         if (intel_engine_has_semaphores(to->engine) &&
1200             !i915_request_has_initial_breadcrumb(to)) {
1201                 err = __emit_semaphore_wait(to, from, from->fence.seqno - 1);
1202                 if (err < 0)
1203                         return err;
1204         }
1205
1206         /* Couple the dependency tree for PI on this exposed to->fence */
1207         if (to->engine->schedule) {
1208                 err = i915_sched_node_add_dependency(&to->sched,
1209                                                      &from->sched,
1210                                                      I915_DEPENDENCY_WEAK);
1211                 if (err < 0)
1212                         return err;
1213         }
1214
1215         return intel_timeline_sync_set_start(i915_request_timeline(to),
1216                                              &from->fence);
1217 }
1218
1219 static void mark_external(struct i915_request *rq)
1220 {
1221         /*
1222          * The downside of using semaphores is that we lose metadata passing
1223          * along the signaling chain. This is particularly nasty when we
1224          * need to pass along a fatal error such as EFAULT or EDEADLK. For
1225          * fatal errors we want to scrub the request before it is executed,
1226          * which means that we cannot preload the request onto HW and have
1227          * it wait upon a semaphore.
1228          */
1229         rq->sched.flags |= I915_SCHED_HAS_EXTERNAL_CHAIN;
1230 }
1231
1232 static int
1233 __i915_request_await_external(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1234 {
1235         mark_external(rq);
1236         return i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit, fence,
1237                                              i915_fence_context_timeout(rq->engine->i915,
1238                                                                         fence->context),
1239                                              I915_FENCE_GFP);
1240 }
1241
1242 static int
1243 i915_request_await_external(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1244 {
1245         struct dma_fence *iter;
1246         int err = 0;
1247
1248         if (!to_dma_fence_chain(fence))
1249                 return __i915_request_await_external(rq, fence);
1250
1251         dma_fence_chain_for_each(iter, fence) {
1252                 struct dma_fence_chain *chain = to_dma_fence_chain(iter);
1253
1254                 if (!dma_fence_is_i915(chain->fence)) {
1255                         err = __i915_request_await_external(rq, iter);
1256                         break;
1257                 }
1258
1259                 err = i915_request_await_dma_fence(rq, chain->fence);
1260                 if (err < 0)
1261                         break;
1262         }
1263
1264         dma_fence_put(iter);
1265         return err;
1266 }
1267
1268 int
1269 i915_request_await_execution(struct i915_request *rq,
1270                              struct dma_fence *fence,
1271                              void (*hook)(struct i915_request *rq,
1272                                           struct dma_fence *signal))
1273 {
1274         struct dma_fence **child = &fence;
1275         unsigned int nchild = 1;
1276         int ret;
1277
1278         if (dma_fence_is_array(fence)) {
1279                 struct dma_fence_array *array = to_dma_fence_array(fence);
1280
1281                 /* XXX Error for signal-on-any fence arrays */
1282
1283                 child = array->fences;
1284                 nchild = array->num_fences;
1285                 GEM_BUG_ON(!nchild);
1286         }
1287
1288         do {
1289                 fence = *child++;
1290                 if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags)) {
1291                         i915_sw_fence_set_error_once(&rq->submit, fence->error);
1292                         continue;
1293                 }
1294
1295                 if (fence->context == rq->fence.context)
1296                         continue;
1297
1298                 /*
1299                  * We don't squash repeated fence dependencies here as we
1300                  * want to run our callback in all cases.
1301                  */
1302
1303                 if (dma_fence_is_i915(fence))
1304                         ret = __i915_request_await_execution(rq,
1305                                                              to_request(fence),
1306                                                              hook);
1307                 else
1308                         ret = i915_request_await_external(rq, fence);
1309                 if (ret < 0)
1310                         return ret;
1311         } while (--nchild);
1312
1313         return 0;
1314 }
1315
1316 static int
1317 await_request_submit(struct i915_request *to, struct i915_request *from)
1318 {
1319         /*
1320          * If we are waiting on a virtual engine, then it may be
1321          * constrained to execute on a single engine *prior* to submission.
1322          * When it is submitted, it will be first submitted to the virtual
1323          * engine and then passed to the physical engine. We cannot allow
1324          * the waiter to be submitted immediately to the physical engine
1325          * as it may then bypass the virtual request.
1326          */
1327         if (to->engine == READ_ONCE(from->engine))
1328                 return i915_sw_fence_await_sw_fence_gfp(&to->submit,
1329                                                         &from->submit,
1330                                                         I915_FENCE_GFP);
1331         else
1332                 return __i915_request_await_execution(to, from, NULL);
1333 }
1334
1335 static int
1336 i915_request_await_request(struct i915_request *to, struct i915_request *from)
1337 {
1338         int ret;
1339
1340         GEM_BUG_ON(to == from);
1341         GEM_BUG_ON(to->timeline == from->timeline);
1342
1343         if (i915_request_completed(from)) {
1344                 i915_sw_fence_set_error_once(&to->submit, from->fence.error);
1345                 return 0;
1346         }
1347
1348         if (to->engine->schedule) {
1349                 ret = i915_sched_node_add_dependency(&to->sched,
1350                                                      &from->sched,
1351                                                      I915_DEPENDENCY_EXTERNAL);
1352                 if (ret < 0)
1353                         return ret;
1354         }
1355
1356         if (is_power_of_2(to->execution_mask | READ_ONCE(from->execution_mask)))
1357                 ret = await_request_submit(to, from);
1358         else
1359                 ret = emit_semaphore_wait(to, from, I915_FENCE_GFP);
1360         if (ret < 0)
1361                 return ret;
1362
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 int
1367 i915_request_await_dma_fence(struct i915_request *rq, struct dma_fence *fence)
1368 {
1369         struct dma_fence **child = &fence;
1370         unsigned int nchild = 1;
1371         int ret;
1372
1373         /*
1374          * Note that if the fence-array was created in signal-on-any mode,
1375          * we should *not* decompose it into its individual fences. However,
1376          * we don't currently store which mode the fence-array is operating
1377          * in. Fortunately, the only user of signal-on-any is private to
1378          * amdgpu and we should not see any incoming fence-array from
1379          * sync-file being in signal-on-any mode.
1380          */
1381         if (dma_fence_is_array(fence)) {
1382                 struct dma_fence_array *array = to_dma_fence_array(fence);
1383
1384                 child = array->fences;
1385                 nchild = array->num_fences;
1386                 GEM_BUG_ON(!nchild);
1387         }
1388
1389         do {
1390                 fence = *child++;
1391                 if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags)) {
1392                         i915_sw_fence_set_error_once(&rq->submit, fence->error);
1393                         continue;
1394                 }
1395
1396                 /*
1397                  * Requests on the same timeline are explicitly ordered, along
1398                  * with their dependencies, by i915_request_add() which ensures
1399                  * that requests are submitted in-order through each ring.
1400                  */
1401                 if (fence->context == rq->fence.context)
1402                         continue;
1403
1404                 /* Squash repeated waits to the same timelines */
1405                 if (fence->context &&
1406                     intel_timeline_sync_is_later(i915_request_timeline(rq),
1407                                                  fence))
1408                         continue;
1409
1410                 if (dma_fence_is_i915(fence))
1411                         ret = i915_request_await_request(rq, to_request(fence));
1412                 else
1413                         ret = i915_request_await_external(rq, fence);
1414                 if (ret < 0)
1415                         return ret;
1416
1417                 /* Record the latest fence used against each timeline */
1418                 if (fence->context)
1419                         intel_timeline_sync_set(i915_request_timeline(rq),
1420                                                 fence);
1421         } while (--nchild);
1422
1423         return 0;
1424 }
1425
1426 /**
1427  * i915_request_await_object - set this request to (async) wait upon a bo
1428  * @to: request we are wishing to use
1429  * @obj: object which may be in use on another ring.
1430  * @write: whether the wait is on behalf of a writer
1431  *
1432  * This code is meant to abstract object synchronization with the GPU.
1433  * Conceptually we serialise writes between engines inside the GPU.
1434  * We only allow one engine to write into a buffer at any time, but
1435  * multiple readers. To ensure each has a coherent view of memory, we must:
1436  *
1437  * - If there is an outstanding write request to the object, the new
1438  *   request must wait for it to complete (either CPU or in hw, requests
1439  *   on the same ring will be naturally ordered).
1440  *
1441  * - If we are a write request (pending_write_domain is set), the new
1442  *   request must wait for outstanding read requests to complete.
1443  *
1444  * Returns 0 if successful, else propagates up the lower layer error.
1445  */
1446 int
1447 i915_request_await_object(struct i915_request *to,
1448                           struct drm_i915_gem_object *obj,
1449                           bool write)
1450 {
1451         struct dma_fence *excl;
1452         int ret = 0;
1453
1454         if (write) {
1455                 struct dma_fence **shared;
1456                 unsigned int count, i;
1457
1458                 ret = dma_resv_get_fences_rcu(obj->base.resv,
1459                                                         &excl, &count, &shared);
1460                 if (ret)
1461                         return ret;
1462
1463                 for (i = 0; i < count; i++) {
1464                         ret = i915_request_await_dma_fence(to, shared[i]);
1465                         if (ret)
1466                                 break;
1467
1468                         dma_fence_put(shared[i]);
1469                 }
1470
1471                 for (; i < count; i++)
1472                         dma_fence_put(shared[i]);
1473                 kfree(shared);
1474         } else {
1475                 excl = dma_resv_get_excl_rcu(obj->base.resv);
1476         }
1477
1478         if (excl) {
1479                 if (ret == 0)
1480                         ret = i915_request_await_dma_fence(to, excl);
1481
1482                 dma_fence_put(excl);
1483         }
1484
1485         return ret;
1486 }
1487
1488 static struct i915_request *
1489 __i915_request_add_to_timeline(struct i915_request *rq)
1490 {
1491         struct intel_timeline *timeline = i915_request_timeline(rq);
1492         struct i915_request *prev;
1493
1494         /*
1495          * Dependency tracking and request ordering along the timeline
1496          * is special cased so that we can eliminate redundant ordering
1497          * operations while building the request (we know that the timeline
1498          * itself is ordered, and here we guarantee it).
1499          *
1500          * As we know we will need to emit tracking along the timeline,
1501          * we embed the hooks into our request struct -- at the cost of
1502          * having to have specialised no-allocation interfaces (which will
1503          * be beneficial elsewhere).
1504          *
1505          * A second benefit to open-coding i915_request_await_request is
1506          * that we can apply a slight variant of the rules specialised
1507          * for timelines that jump between engines (such as virtual engines).
1508          * If we consider the case of virtual engine, we must emit a dma-fence
1509          * to prevent scheduling of the second request until the first is
1510          * complete (to maximise our greedy late load balancing) and this
1511          * precludes optimising to use semaphores serialisation of a single
1512          * timeline across engines.
1513          */
1514         prev = to_request(__i915_active_fence_set(&timeline->last_request,
1515                                                   &rq->fence));
1516         if (prev && !i915_request_completed(prev)) {
1517                 /*
1518                  * The requests are supposed to be kept in order. However,
1519                  * we need to be wary in case the timeline->last_request
1520                  * is used as a barrier for external modification to this
1521                  * context.
1522                  */
1523                 GEM_BUG_ON(prev->context == rq->context &&
1524                            i915_seqno_passed(prev->fence.seqno,
1525                                              rq->fence.seqno));
1526
1527                 if (is_power_of_2(READ_ONCE(prev->engine)->mask | rq->engine->mask))
1528                         i915_sw_fence_await_sw_fence(&rq->submit,
1529                                                      &prev->submit,
1530                                                      &rq->submitq);
1531                 else
1532                         __i915_sw_fence_await_dma_fence(&rq->submit,
1533                                                         &prev->fence,
1534                                                         &rq->dmaq);
1535                 if (rq->engine->schedule)
1536                         __i915_sched_node_add_dependency(&rq->sched,
1537                                                          &prev->sched,
1538                                                          &rq->dep,
1539                                                          0);
1540         }
1541
1542         /*
1543          * Make sure that no request gazumped us - if it was allocated after
1544          * our i915_request_alloc() and called __i915_request_add() before
1545          * us, the timeline will hold its seqno which is later than ours.
1546          */
1547         GEM_BUG_ON(timeline->seqno != rq->fence.seqno);
1548
1549         return prev;
1550 }
1551
1552 /*
1553  * NB: This function is not allowed to fail. Doing so would mean the the
1554  * request is not being tracked for completion but the work itself is
1555  * going to happen on the hardware. This would be a Bad Thing(tm).
1556  */
1557 struct i915_request *__i915_request_commit(struct i915_request *rq)
1558 {
1559         struct intel_engine_cs *engine = rq->engine;
1560         struct intel_ring *ring = rq->ring;
1561         u32 *cs;
1562
1563         RQ_TRACE(rq, "\n");
1564
1565         /*
1566          * To ensure that this call will not fail, space for its emissions
1567          * should already have been reserved in the ring buffer. Let the ring
1568          * know that it is time to use that space up.
1569          */
1570         GEM_BUG_ON(rq->reserved_space > ring->space);
1571         rq->reserved_space = 0;
1572         rq->emitted_jiffies = jiffies;
1573
1574         /*
1575          * Record the position of the start of the breadcrumb so that
1576          * should we detect the updated seqno part-way through the
1577          * GPU processing the request, we never over-estimate the
1578          * position of the ring's HEAD.
1579          */
1580         cs = intel_ring_begin(rq, engine->emit_fini_breadcrumb_dw);
1581         GEM_BUG_ON(IS_ERR(cs));
1582         rq->postfix = intel_ring_offset(rq, cs);
1583
1584         return __i915_request_add_to_timeline(rq);
1585 }
1586
1587 void __i915_request_queue_bh(struct i915_request *rq)
1588 {
1589         i915_sw_fence_commit(&rq->semaphore);
1590         i915_sw_fence_commit(&rq->submit);
1591 }
1592
1593 void __i915_request_queue(struct i915_request *rq,
1594                           const struct i915_sched_attr *attr)
1595 {
1596         /*
1597          * Let the backend know a new request has arrived that may need
1598          * to adjust the existing execution schedule due to a high priority
1599          * request - i.e. we may want to preempt the current request in order
1600          * to run a high priority dependency chain *before* we can execute this
1601          * request.
1602          *
1603          * This is called before the request is ready to run so that we can
1604          * decide whether to preempt the entire chain so that it is ready to
1605          * run at the earliest possible convenience.
1606          */
1607         if (attr && rq->engine->schedule)
1608                 rq->engine->schedule(rq, attr);
1609
1610         local_bh_disable();
1611         __i915_request_queue_bh(rq);
1612         local_bh_enable(); /* kick tasklets */
1613 }
1614
1615 void i915_request_add(struct i915_request *rq)
1616 {
1617         struct intel_timeline * const tl = i915_request_timeline(rq);
1618         struct i915_sched_attr attr = {};
1619         struct i915_gem_context *ctx;
1620
1621         lockdep_assert_held(&tl->mutex);
1622         lockdep_unpin_lock(&tl->mutex, rq->cookie);
1623
1624         trace_i915_request_add(rq);
1625         __i915_request_commit(rq);
1626
1627         /* XXX placeholder for selftests */
1628         rcu_read_lock();
1629         ctx = rcu_dereference(rq->context->gem_context);
1630         if (ctx)
1631                 attr = ctx->sched;
1632         rcu_read_unlock();
1633
1634         __i915_request_queue(rq, &attr);
1635
1636         mutex_unlock(&tl->mutex);
1637 }
1638
1639 static unsigned long local_clock_ns(unsigned int *cpu)
1640 {
1641         unsigned long t;
1642
1643         /*
1644          * Cheaply and approximately convert from nanoseconds to microseconds.
1645          * The result and subsequent calculations are also defined in the same
1646          * approximate microseconds units. The principal source of timing
1647          * error here is from the simple truncation.
1648          *
1649          * Note that local_clock() is only defined wrt to the current CPU;
1650          * the comparisons are no longer valid if we switch CPUs. Instead of
1651          * blocking preemption for the entire busywait, we can detect the CPU
1652          * switch and use that as indicator of system load and a reason to
1653          * stop busywaiting, see busywait_stop().
1654          */
1655         *cpu = get_cpu();
1656         t = local_clock();
1657         put_cpu();
1658
1659         return t;
1660 }
1661
1662 static bool busywait_stop(unsigned long timeout, unsigned int cpu)
1663 {
1664         unsigned int this_cpu;
1665
1666         if (time_after(local_clock_ns(&this_cpu), timeout))
1667                 return true;
1668
1669         return this_cpu != cpu;
1670 }
1671
1672 static bool __i915_spin_request(struct i915_request * const rq, int state)
1673 {
1674         unsigned long timeout_ns;
1675         unsigned int cpu;
1676
1677         /*
1678          * Only wait for the request if we know it is likely to complete.
1679          *
1680          * We don't track the timestamps around requests, nor the average
1681          * request length, so we do not have a good indicator that this
1682          * request will complete within the timeout. What we do know is the
1683          * order in which requests are executed by the context and so we can
1684          * tell if the request has been started. If the request is not even
1685          * running yet, it is a fair assumption that it will not complete
1686          * within our relatively short timeout.
1687          */
1688         if (!i915_request_is_running(rq))
1689                 return false;
1690
1691         /*
1692          * When waiting for high frequency requests, e.g. during synchronous
1693          * rendering split between the CPU and GPU, the finite amount of time
1694          * required to set up the irq and wait upon it limits the response
1695          * rate. By busywaiting on the request completion for a short while we
1696          * can service the high frequency waits as quick as possible. However,
1697          * if it is a slow request, we want to sleep as quickly as possible.
1698          * The tradeoff between waiting and sleeping is roughly the time it
1699          * takes to sleep on a request, on the order of a microsecond.
1700          */
1701
1702         timeout_ns = READ_ONCE(rq->engine->props.max_busywait_duration_ns);
1703         timeout_ns += local_clock_ns(&cpu);
1704         do {
1705                 if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1706                         return true;
1707
1708                 if (signal_pending_state(state, current))
1709                         break;
1710
1711                 if (busywait_stop(timeout_ns, cpu))
1712                         break;
1713
1714                 cpu_relax();
1715         } while (!need_resched());
1716
1717         return false;
1718 }
1719
1720 struct request_wait {
1721         struct dma_fence_cb cb;
1722         struct task_struct *tsk;
1723 };
1724
1725 static void request_wait_wake(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
1726 {
1727         struct request_wait *wait = container_of(cb, typeof(*wait), cb);
1728
1729         wake_up_process(fetch_and_zero(&wait->tsk));
1730 }
1731
1732 /**
1733  * i915_request_wait - wait until execution of request has finished
1734  * @rq: the request to wait upon
1735  * @flags: how to wait
1736  * @timeout: how long to wait in jiffies
1737  *
1738  * i915_request_wait() waits for the request to be completed, for a
1739  * maximum of @timeout jiffies (with MAX_SCHEDULE_TIMEOUT implying an
1740  * unbounded wait).
1741  *
1742  * Returns the remaining time (in jiffies) if the request completed, which may
1743  * be zero or -ETIME if the request is unfinished after the timeout expires.
1744  * May return -EINTR is called with I915_WAIT_INTERRUPTIBLE and a signal is
1745  * pending before the request completes.
1746  */
1747 long i915_request_wait(struct i915_request *rq,
1748                        unsigned int flags,
1749                        long timeout)
1750 {
1751         const int state = flags & I915_WAIT_INTERRUPTIBLE ?
1752                 TASK_INTERRUPTIBLE : TASK_UNINTERRUPTIBLE;
1753         struct request_wait wait;
1754
1755         might_sleep();
1756         GEM_BUG_ON(timeout < 0);
1757
1758         if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1759                 return timeout;
1760
1761         if (!timeout)
1762                 return -ETIME;
1763
1764         trace_i915_request_wait_begin(rq, flags);
1765
1766         /*
1767          * We must never wait on the GPU while holding a lock as we
1768          * may need to perform a GPU reset. So while we don't need to
1769          * serialise wait/reset with an explicit lock, we do want
1770          * lockdep to detect potential dependency cycles.
1771          */
1772         mutex_acquire(&rq->engine->gt->reset.mutex.dep_map, 0, 0, _THIS_IP_);
1773
1774         /*
1775          * Optimistic spin before touching IRQs.
1776          *
1777          * We may use a rather large value here to offset the penalty of
1778          * switching away from the active task. Frequently, the client will
1779          * wait upon an old swapbuffer to throttle itself to remain within a
1780          * frame of the gpu. If the client is running in lockstep with the gpu,
1781          * then it should not be waiting long at all, and a sleep now will incur
1782          * extra scheduler latency in producing the next frame. To try to
1783          * avoid adding the cost of enabling/disabling the interrupt to the
1784          * short wait, we first spin to see if the request would have completed
1785          * in the time taken to setup the interrupt.
1786          *
1787          * We need upto 5us to enable the irq, and upto 20us to hide the
1788          * scheduler latency of a context switch, ignoring the secondary
1789          * impacts from a context switch such as cache eviction.
1790          *
1791          * The scheme used for low-latency IO is called "hybrid interrupt
1792          * polling". The suggestion there is to sleep until just before you
1793          * expect to be woken by the device interrupt and then poll for its
1794          * completion. That requires having a good predictor for the request
1795          * duration, which we currently lack.
1796          */
1797         if (IS_ACTIVE(CONFIG_DRM_I915_MAX_REQUEST_BUSYWAIT) &&
1798             __i915_spin_request(rq, state))
1799                 goto out;
1800
1801         /*
1802          * This client is about to stall waiting for the GPU. In many cases
1803          * this is undesirable and limits the throughput of the system, as
1804          * many clients cannot continue processing user input/output whilst
1805          * blocked. RPS autotuning may take tens of milliseconds to respond
1806          * to the GPU load and thus incurs additional latency for the client.
1807          * We can circumvent that by promoting the GPU frequency to maximum
1808          * before we sleep. This makes the GPU throttle up much more quickly
1809          * (good for benchmarks and user experience, e.g. window animations),
1810          * but at a cost of spending more power processing the workload
1811          * (bad for battery).
1812          */
1813         if (flags & I915_WAIT_PRIORITY && !i915_request_started(rq))
1814                 intel_rps_boost(rq);
1815
1816         wait.tsk = current;
1817         if (dma_fence_add_callback(&rq->fence, &wait.cb, request_wait_wake))
1818                 goto out;
1819
1820         /*
1821          * Flush the submission tasklet, but only if it may help this request.
1822          *
1823          * We sometimes experience some latency between the HW interrupts and
1824          * tasklet execution (mostly due to ksoftirqd latency, but it can also
1825          * be due to lazy CS events), so lets run the tasklet manually if there
1826          * is a chance it may submit this request. If the request is not ready
1827          * to run, as it is waiting for other fences to be signaled, flushing
1828          * the tasklet is busy work without any advantage for this client.
1829          *
1830          * If the HW is being lazy, this is the last chance before we go to
1831          * sleep to catch any pending events. We will check periodically in
1832          * the heartbeat to flush the submission tasklets as a last resort
1833          * for unhappy HW.
1834          */
1835         if (i915_request_is_ready(rq))
1836                 __intel_engine_flush_submission(rq->engine, false);
1837
1838         for (;;) {
1839                 set_current_state(state);
1840
1841                 if (dma_fence_is_signaled(&rq->fence))
1842                         break;
1843
1844                 if (signal_pending_state(state, current)) {
1845                         timeout = -ERESTARTSYS;
1846                         break;
1847                 }
1848
1849                 if (!timeout) {
1850                         timeout = -ETIME;
1851                         break;
1852                 }
1853
1854                 timeout = io_schedule_timeout(timeout);
1855         }
1856         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1857
1858         if (READ_ONCE(wait.tsk))
1859                 dma_fence_remove_callback(&rq->fence, &wait.cb);
1860         GEM_BUG_ON(!list_empty(&wait.cb.node));
1861
1862 out:
1863         mutex_release(&rq->engine->gt->reset.mutex.dep_map, _THIS_IP_);
1864         trace_i915_request_wait_end(rq);
1865         return timeout;
1866 }
1867
1868 static int print_sched_attr(const struct i915_sched_attr *attr,
1869                             char *buf, int x, int len)
1870 {
1871         if (attr->priority == I915_PRIORITY_INVALID)
1872                 return x;
1873
1874         x += snprintf(buf + x, len - x,
1875                       " prio=%d", attr->priority);
1876
1877         return x;
1878 }
1879
1880 static char queue_status(const struct i915_request *rq)
1881 {
1882         if (i915_request_is_active(rq))
1883                 return 'E';
1884
1885         if (i915_request_is_ready(rq))
1886                 return intel_engine_is_virtual(rq->engine) ? 'V' : 'R';
1887
1888         return 'U';
1889 }
1890
1891 static const char *run_status(const struct i915_request *rq)
1892 {
1893         if (i915_request_completed(rq))
1894                 return "!";
1895
1896         if (i915_request_started(rq))
1897                 return "*";
1898
1899         if (!i915_sw_fence_signaled(&rq->semaphore))
1900                 return "&";
1901
1902         return "";
1903 }
1904
1905 static const char *fence_status(const struct i915_request *rq)
1906 {
1907         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &rq->fence.flags))
1908                 return "+";
1909
1910         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT, &rq->fence.flags))
1911                 return "-";
1912
1913         return "";
1914 }
1915
1916 void i915_request_show(struct drm_printer *m,
1917                        const struct i915_request *rq,
1918                        const char *prefix,
1919                        int indent)
1920 {
1921         const char *name = rq->fence.ops->get_timeline_name((struct dma_fence *)&rq->fence);
1922         char buf[80] = "";
1923         int x = 0;
1924
1925         /*
1926          * The prefix is used to show the queue status, for which we use
1927          * the following flags:
1928          *
1929          *  U [Unready]
1930          *    - initial status upon being submitted by the user
1931          *
1932          *    - the request is not ready for execution as it is waiting
1933          *      for external fences
1934          *
1935          *  R [Ready]
1936          *    - all fences the request was waiting on have been signaled,
1937          *      and the request is now ready for execution and will be
1938          *      in a backend queue
1939          *
1940          *    - a ready request may still need to wait on semaphores
1941          *      [internal fences]
1942          *
1943          *  V [Ready/virtual]
1944          *    - same as ready, but queued over multiple backends
1945          *
1946          *  E [Executing]
1947          *    - the request has been transferred from the backend queue and
1948          *      submitted for execution on HW
1949          *
1950          *    - a completed request may still be regarded as executing, its
1951          *      status may not be updated until it is retired and removed
1952          *      from the lists
1953          */
1954
1955         x = print_sched_attr(&rq->sched.attr, buf, x, sizeof(buf));
1956
1957         drm_printf(m, "%s%.*s%c %llx:%lld%s%s %s @ %dms: %s\n",
1958                    prefix, indent, "                ",
1959                    queue_status(rq),
1960                    rq->fence.context, rq->fence.seqno,
1961                    run_status(rq),
1962                    fence_status(rq),
1963                    buf,
1964                    jiffies_to_msecs(jiffies - rq->emitted_jiffies),
1965                    name);
1966 }
1967
1968 #if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_SELFTEST)
1969 #include "selftests/mock_request.c"
1970 #include "selftests/i915_request.c"
1971 #endif
1972
1973 static void i915_global_request_shrink(void)
1974 {
1975         kmem_cache_shrink(global.slab_execute_cbs);
1976         kmem_cache_shrink(global.slab_requests);
1977 }
1978
1979 static void i915_global_request_exit(void)
1980 {
1981         kmem_cache_destroy(global.slab_execute_cbs);
1982         kmem_cache_destroy(global.slab_requests);
1983 }
1984
1985 static struct i915_global_request global = { {
1986         .shrink = i915_global_request_shrink,
1987         .exit = i915_global_request_exit,
1988 } };
1989
1990 int __init i915_global_request_init(void)
1991 {
1992         global.slab_requests =
1993                 kmem_cache_create("i915_request",
1994                                   sizeof(struct i915_request),
1995                                   __alignof__(struct i915_request),
1996                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1997                                   SLAB_RECLAIM_ACCOUNT |
1998                                   SLAB_TYPESAFE_BY_RCU,
1999                                   __i915_request_ctor);
2000         if (!global.slab_requests)
2001                 return -ENOMEM;
2002
2003         global.slab_execute_cbs = KMEM_CACHE(execute_cb,
2004                                              SLAB_HWCACHE_ALIGN |
2005                                              SLAB_RECLAIM_ACCOUNT |
2006                                              SLAB_TYPESAFE_BY_RCU);
2007         if (!global.slab_execute_cbs)
2008                 goto err_requests;
2009
2010         i915_global_register(&global.base);
2011         return 0;
2012
2013 err_requests:
2014         kmem_cache_destroy(global.slab_requests);
2015         return -ENOMEM;
2016 }