Merge tag 'kconfig-v5.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/masahiroy...
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / dma-fence.h
1 /*
2  * Fence mechanism for dma-buf to allow for asynchronous dma access
3  *
4  * Copyright (C) 2012 Canonical Ltd
5  * Copyright (C) 2012 Texas Instruments
6  *
7  * Authors:
8  * Rob Clark <robdclark@gmail.com>
9  * Maarten Lankhorst <maarten.lankhorst@canonical.com>
10  *
11  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
12  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
13  * the Free Software Foundation.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
16  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
18  * more details.
19  */
20
21 #ifndef __LINUX_DMA_FENCE_H
22 #define __LINUX_DMA_FENCE_H
23
24 #include <linux/err.h>
25 #include <linux/wait.h>
26 #include <linux/list.h>
27 #include <linux/bitops.h>
28 #include <linux/kref.h>
29 #include <linux/sched.h>
30 #include <linux/printk.h>
31 #include <linux/rcupdate.h>
32
33 struct dma_fence;
34 struct dma_fence_ops;
35 struct dma_fence_cb;
36
37 /**
38  * struct dma_fence - software synchronization primitive
39  * @refcount: refcount for this fence
40  * @ops: dma_fence_ops associated with this fence
41  * @rcu: used for releasing fence with kfree_rcu
42  * @cb_list: list of all callbacks to call
43  * @lock: spin_lock_irqsave used for locking
44  * @context: execution context this fence belongs to, returned by
45  *           dma_fence_context_alloc()
46  * @seqno: the sequence number of this fence inside the execution context,
47  * can be compared to decide which fence would be signaled later.
48  * @flags: A mask of DMA_FENCE_FLAG_* defined below
49  * @timestamp: Timestamp when the fence was signaled.
50  * @error: Optional, only valid if < 0, must be set before calling
51  * dma_fence_signal, indicates that the fence has completed with an error.
52  *
53  * the flags member must be manipulated and read using the appropriate
54  * atomic ops (bit_*), so taking the spinlock will not be needed most
55  * of the time.
56  *
57  * DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT - fence is already signaled
58  * DMA_FENCE_FLAG_TIMESTAMP_BIT - timestamp recorded for fence signaling
59  * DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT - enable_signaling might have been called
60  * DMA_FENCE_FLAG_USER_BITS - start of the unused bits, can be used by the
61  * implementer of the fence for its own purposes. Can be used in different
62  * ways by different fence implementers, so do not rely on this.
63  *
64  * Since atomic bitops are used, this is not guaranteed to be the case.
65  * Particularly, if the bit was set, but dma_fence_signal was called right
66  * before this bit was set, it would have been able to set the
67  * DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, before enable_signaling was called.
68  * Adding a check for DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT after setting
69  * DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT closes this race, and makes sure that
70  * after dma_fence_signal was called, any enable_signaling call will have either
71  * been completed, or never called at all.
72  */
73 struct dma_fence {
74         struct kref refcount;
75         const struct dma_fence_ops *ops;
76         struct rcu_head rcu;
77         struct list_head cb_list;
78         spinlock_t *lock;
79         u64 context;
80         u64 seqno;
81         unsigned long flags;
82         ktime_t timestamp;
83         int error;
84 };
85
86 enum dma_fence_flag_bits {
87         DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT,
88         DMA_FENCE_FLAG_TIMESTAMP_BIT,
89         DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT,
90         DMA_FENCE_FLAG_USER_BITS, /* must always be last member */
91 };
92
93 typedef void (*dma_fence_func_t)(struct dma_fence *fence,
94                                  struct dma_fence_cb *cb);
95
96 /**
97  * struct dma_fence_cb - callback for dma_fence_add_callback()
98  * @node: used by dma_fence_add_callback() to append this struct to fence::cb_list
99  * @func: dma_fence_func_t to call
100  *
101  * This struct will be initialized by dma_fence_add_callback(), additional
102  * data can be passed along by embedding dma_fence_cb in another struct.
103  */
104 struct dma_fence_cb {
105         struct list_head node;
106         dma_fence_func_t func;
107 };
108
109 /**
110  * struct dma_fence_ops - operations implemented for fence
111  *
112  */
113 struct dma_fence_ops {
114         /**
115          * @use_64bit_seqno:
116          *
117          * True if this dma_fence implementation uses 64bit seqno, false
118          * otherwise.
119          */
120         bool use_64bit_seqno;
121
122         /**
123          * @get_driver_name:
124          *
125          * Returns the driver name. This is a callback to allow drivers to
126          * compute the name at runtime, without having it to store permanently
127          * for each fence, or build a cache of some sort.
128          *
129          * This callback is mandatory.
130          */
131         const char * (*get_driver_name)(struct dma_fence *fence);
132
133         /**
134          * @get_timeline_name:
135          *
136          * Return the name of the context this fence belongs to. This is a
137          * callback to allow drivers to compute the name at runtime, without
138          * having it to store permanently for each fence, or build a cache of
139          * some sort.
140          *
141          * This callback is mandatory.
142          */
143         const char * (*get_timeline_name)(struct dma_fence *fence);
144
145         /**
146          * @enable_signaling:
147          *
148          * Enable software signaling of fence.
149          *
150          * For fence implementations that have the capability for hw->hw
151          * signaling, they can implement this op to enable the necessary
152          * interrupts, or insert commands into cmdstream, etc, to avoid these
153          * costly operations for the common case where only hw->hw
154          * synchronization is required.  This is called in the first
155          * dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback() path to let the fence
156          * implementation know that there is another driver waiting on the
157          * signal (ie. hw->sw case).
158          *
159          * This function can be called from atomic context, but not
160          * from irq context, so normal spinlocks can be used.
161          *
162          * A return value of false indicates the fence already passed,
163          * or some failure occurred that made it impossible to enable
164          * signaling. True indicates successful enabling.
165          *
166          * &dma_fence.error may be set in enable_signaling, but only when false
167          * is returned.
168          *
169          * Since many implementations can call dma_fence_signal() even when before
170          * @enable_signaling has been called there's a race window, where the
171          * dma_fence_signal() might result in the final fence reference being
172          * released and its memory freed. To avoid this, implementations of this
173          * callback should grab their own reference using dma_fence_get(), to be
174          * released when the fence is signalled (through e.g. the interrupt
175          * handler).
176          *
177          * This callback is optional. If this callback is not present, then the
178          * driver must always have signaling enabled.
179          */
180         bool (*enable_signaling)(struct dma_fence *fence);
181
182         /**
183          * @signaled:
184          *
185          * Peek whether the fence is signaled, as a fastpath optimization for
186          * e.g. dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback(). Note that this
187          * callback does not need to make any guarantees beyond that a fence
188          * once indicates as signalled must always return true from this
189          * callback. This callback may return false even if the fence has
190          * completed already, in this case information hasn't propogated throug
191          * the system yet. See also dma_fence_is_signaled().
192          *
193          * May set &dma_fence.error if returning true.
194          *
195          * This callback is optional.
196          */
197         bool (*signaled)(struct dma_fence *fence);
198
199         /**
200          * @wait:
201          *
202          * Custom wait implementation, defaults to dma_fence_default_wait() if
203          * not set.
204          *
205          * The dma_fence_default_wait implementation should work for any fence, as long
206          * as @enable_signaling works correctly. This hook allows drivers to
207          * have an optimized version for the case where a process context is
208          * already available, e.g. if @enable_signaling for the general case
209          * needs to set up a worker thread.
210          *
211          * Must return -ERESTARTSYS if the wait is intr = true and the wait was
212          * interrupted, and remaining jiffies if fence has signaled, or 0 if wait
213          * timed out. Can also return other error values on custom implementations,
214          * which should be treated as if the fence is signaled. For example a hardware
215          * lockup could be reported like that.
216          *
217          * This callback is optional.
218          */
219         signed long (*wait)(struct dma_fence *fence,
220                             bool intr, signed long timeout);
221
222         /**
223          * @release:
224          *
225          * Called on destruction of fence to release additional resources.
226          * Can be called from irq context.  This callback is optional. If it is
227          * NULL, then dma_fence_free() is instead called as the default
228          * implementation.
229          */
230         void (*release)(struct dma_fence *fence);
231
232         /**
233          * @fence_value_str:
234          *
235          * Callback to fill in free-form debug info specific to this fence, like
236          * the sequence number.
237          *
238          * This callback is optional.
239          */
240         void (*fence_value_str)(struct dma_fence *fence, char *str, int size);
241
242         /**
243          * @timeline_value_str:
244          *
245          * Fills in the current value of the timeline as a string, like the
246          * sequence number. Note that the specific fence passed to this function
247          * should not matter, drivers should only use it to look up the
248          * corresponding timeline structures.
249          */
250         void (*timeline_value_str)(struct dma_fence *fence,
251                                    char *str, int size);
252 };
253
254 void dma_fence_init(struct dma_fence *fence, const struct dma_fence_ops *ops,
255                     spinlock_t *lock, u64 context, u64 seqno);
256
257 void dma_fence_release(struct kref *kref);
258 void dma_fence_free(struct dma_fence *fence);
259
260 /**
261  * dma_fence_put - decreases refcount of the fence
262  * @fence: fence to reduce refcount of
263  */
264 static inline void dma_fence_put(struct dma_fence *fence)
265 {
266         if (fence)
267                 kref_put(&fence->refcount, dma_fence_release);
268 }
269
270 /**
271  * dma_fence_get - increases refcount of the fence
272  * @fence: fence to increase refcount of
273  *
274  * Returns the same fence, with refcount increased by 1.
275  */
276 static inline struct dma_fence *dma_fence_get(struct dma_fence *fence)
277 {
278         if (fence)
279                 kref_get(&fence->refcount);
280         return fence;
281 }
282
283 /**
284  * dma_fence_get_rcu - get a fence from a reservation_object_list with
285  *                     rcu read lock
286  * @fence: fence to increase refcount of
287  *
288  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
289  */
290 static inline struct dma_fence *dma_fence_get_rcu(struct dma_fence *fence)
291 {
292         if (kref_get_unless_zero(&fence->refcount))
293                 return fence;
294         else
295                 return NULL;
296 }
297
298 /**
299  * dma_fence_get_rcu_safe  - acquire a reference to an RCU tracked fence
300  * @fencep: pointer to fence to increase refcount of
301  *
302  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
303  * This function handles acquiring a reference to a fence that may be
304  * reallocated within the RCU grace period (such as with SLAB_TYPESAFE_BY_RCU),
305  * so long as the caller is using RCU on the pointer to the fence.
306  *
307  * An alternative mechanism is to employ a seqlock to protect a bunch of
308  * fences, such as used by struct reservation_object. When using a seqlock,
309  * the seqlock must be taken before and checked after a reference to the
310  * fence is acquired (as shown here).
311  *
312  * The caller is required to hold the RCU read lock.
313  */
314 static inline struct dma_fence *
315 dma_fence_get_rcu_safe(struct dma_fence __rcu **fencep)
316 {
317         do {
318                 struct dma_fence *fence;
319
320                 fence = rcu_dereference(*fencep);
321                 if (!fence)
322                         return NULL;
323
324                 if (!dma_fence_get_rcu(fence))
325                         continue;
326
327                 /* The atomic_inc_not_zero() inside dma_fence_get_rcu()
328                  * provides a full memory barrier upon success (such as now).
329                  * This is paired with the write barrier from assigning
330                  * to the __rcu protected fence pointer so that if that
331                  * pointer still matches the current fence, we know we
332                  * have successfully acquire a reference to it. If it no
333                  * longer matches, we are holding a reference to some other
334                  * reallocated pointer. This is possible if the allocator
335                  * is using a freelist like SLAB_TYPESAFE_BY_RCU where the
336                  * fence remains valid for the RCU grace period, but it
337                  * may be reallocated. When using such allocators, we are
338                  * responsible for ensuring the reference we get is to
339                  * the right fence, as below.
340                  */
341                 if (fence == rcu_access_pointer(*fencep))
342                         return rcu_pointer_handoff(fence);
343
344                 dma_fence_put(fence);
345         } while (1);
346 }
347
348 int dma_fence_signal(struct dma_fence *fence);
349 int dma_fence_signal_locked(struct dma_fence *fence);
350 signed long dma_fence_default_wait(struct dma_fence *fence,
351                                    bool intr, signed long timeout);
352 int dma_fence_add_callback(struct dma_fence *fence,
353                            struct dma_fence_cb *cb,
354                            dma_fence_func_t func);
355 bool dma_fence_remove_callback(struct dma_fence *fence,
356                                struct dma_fence_cb *cb);
357 void dma_fence_enable_sw_signaling(struct dma_fence *fence);
358
359 /**
360  * dma_fence_is_signaled_locked - Return an indication if the fence
361  *                                is signaled yet.
362  * @fence: the fence to check
363  *
364  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
365  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
366  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
367  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
368  *
369  * This function requires &dma_fence.lock to be held.
370  *
371  * See also dma_fence_is_signaled().
372  */
373 static inline bool
374 dma_fence_is_signaled_locked(struct dma_fence *fence)
375 {
376         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
377                 return true;
378
379         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
380                 dma_fence_signal_locked(fence);
381                 return true;
382         }
383
384         return false;
385 }
386
387 /**
388  * dma_fence_is_signaled - Return an indication if the fence is signaled yet.
389  * @fence: the fence to check
390  *
391  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
392  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
393  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
394  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
395  *
396  * It's recommended for seqno fences to call dma_fence_signal when the
397  * operation is complete, it makes it possible to prevent issues from
398  * wraparound between time of issue and time of use by checking the return
399  * value of this function before calling hardware-specific wait instructions.
400  *
401  * See also dma_fence_is_signaled_locked().
402  */
403 static inline bool
404 dma_fence_is_signaled(struct dma_fence *fence)
405 {
406         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
407                 return true;
408
409         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
410                 dma_fence_signal(fence);
411                 return true;
412         }
413
414         return false;
415 }
416
417 /**
418  * __dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
419  * @f1: the first fence's seqno
420  * @f2: the second fence's seqno from the same context
421  * @ops: dma_fence_ops associated with the seqno
422  *
423  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
424  * from the same context, since a seqno is not common across contexts.
425  */
426 static inline bool __dma_fence_is_later(u64 f1, u64 f2,
427                                         const struct dma_fence_ops *ops)
428 {
429         /* This is for backward compatibility with drivers which can only handle
430          * 32bit sequence numbers. Use a 64bit compare when the driver says to
431          * do so.
432          */
433         if (ops->use_64bit_seqno)
434                 return f1 > f2;
435
436         return (int)(lower_32_bits(f1) - lower_32_bits(f2)) > 0;
437 }
438
439 /**
440  * dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
441  * @f1: the first fence from the same context
442  * @f2: the second fence from the same context
443  *
444  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
445  * from the same context, since a seqno is not re-used across contexts.
446  */
447 static inline bool dma_fence_is_later(struct dma_fence *f1,
448                                       struct dma_fence *f2)
449 {
450         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
451                 return false;
452
453         return __dma_fence_is_later(f1->seqno, f2->seqno, f1->ops);
454 }
455
456 /**
457  * dma_fence_later - return the chronologically later fence
458  * @f1: the first fence from the same context
459  * @f2: the second fence from the same context
460  *
461  * Returns NULL if both fences are signaled, otherwise the fence that would be
462  * signaled last. Both fences must be from the same context, since a seqno is
463  * not re-used across contexts.
464  */
465 static inline struct dma_fence *dma_fence_later(struct dma_fence *f1,
466                                                 struct dma_fence *f2)
467 {
468         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
469                 return NULL;
470
471         /*
472          * Can't check just DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT here, it may never
473          * have been set if enable_signaling wasn't called, and enabling that
474          * here is overkill.
475          */
476         if (dma_fence_is_later(f1, f2))
477                 return dma_fence_is_signaled(f1) ? NULL : f1;
478         else
479                 return dma_fence_is_signaled(f2) ? NULL : f2;
480 }
481
482 /**
483  * dma_fence_get_status_locked - returns the status upon completion
484  * @fence: the dma_fence to query
485  *
486  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
487  * the fence (to indicate whether the fence was completed due to an error
488  * rather than success). The value of the status condition is only valid
489  * if the fence has been signaled, dma_fence_get_status_locked() first checks
490  * the signal state before reporting the error status.
491  *
492  * Returns 0 if the fence has not yet been signaled, 1 if the fence has
493  * been signaled without an error condition, or a negative error code
494  * if the fence has been completed in err.
495  */
496 static inline int dma_fence_get_status_locked(struct dma_fence *fence)
497 {
498         if (dma_fence_is_signaled_locked(fence))
499                 return fence->error ?: 1;
500         else
501                 return 0;
502 }
503
504 int dma_fence_get_status(struct dma_fence *fence);
505
506 /**
507  * dma_fence_set_error - flag an error condition on the fence
508  * @fence: the dma_fence
509  * @error: the error to store
510  *
511  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
512  * the fence, to indicate that the fence was completed due to an error
513  * rather than success. This must be set before signaling (so that the value
514  * is visible before any waiters on the signal callback are woken). This
515  * helper exists to help catching erroneous setting of #dma_fence.error.
516  */
517 static inline void dma_fence_set_error(struct dma_fence *fence,
518                                        int error)
519 {
520         WARN_ON(test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags));
521         WARN_ON(error >= 0 || error < -MAX_ERRNO);
522
523         fence->error = error;
524 }
525
526 signed long dma_fence_wait_timeout(struct dma_fence *,
527                                    bool intr, signed long timeout);
528 signed long dma_fence_wait_any_timeout(struct dma_fence **fences,
529                                        uint32_t count,
530                                        bool intr, signed long timeout,
531                                        uint32_t *idx);
532
533 /**
534  * dma_fence_wait - sleep until the fence gets signaled
535  * @fence: the fence to wait on
536  * @intr: if true, do an interruptible wait
537  *
538  * This function will return -ERESTARTSYS if interrupted by a signal,
539  * or 0 if the fence was signaled. Other error values may be
540  * returned on custom implementations.
541  *
542  * Performs a synchronous wait on this fence. It is assumed the caller
543  * directly or indirectly holds a reference to the fence, otherwise the
544  * fence might be freed before return, resulting in undefined behavior.
545  *
546  * See also dma_fence_wait_timeout() and dma_fence_wait_any_timeout().
547  */
548 static inline signed long dma_fence_wait(struct dma_fence *fence, bool intr)
549 {
550         signed long ret;
551
552         /* Since dma_fence_wait_timeout cannot timeout with
553          * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, only valid return values are
554          * -ERESTARTSYS and MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
555          */
556         ret = dma_fence_wait_timeout(fence, intr, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
557
558         return ret < 0 ? ret : 0;
559 }
560
561 struct dma_fence *dma_fence_get_stub(void);
562 u64 dma_fence_context_alloc(unsigned num);
563
564 #define DMA_FENCE_TRACE(f, fmt, args...) \
565         do {                                                            \
566                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
567                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_FENCE_TRACE))                 \
568                         pr_info("f %llu#%llu: " fmt,                    \
569                                 __ff->context, __ff->seqno, ##args);    \
570         } while (0)
571
572 #define DMA_FENCE_WARN(f, fmt, args...) \
573         do {                                                            \
574                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
575                 pr_warn("f %llu#%llu: " fmt, __ff->context, __ff->seqno,\
576                          ##args);                                       \
577         } while (0)
578
579 #define DMA_FENCE_ERR(f, fmt, args...) \
580         do {                                                            \
581                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
582                 pr_err("f %llu#%llu: " fmt, __ff->context, __ff->seqno, \
583                         ##args);                                        \
584         } while (0)
585
586 #endif /* __LINUX_DMA_FENCE_H */