Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[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         unsigned 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          * @get_driver_name:
116          *
117          * Returns the driver name. This is a callback to allow drivers to
118          * compute the name at runtime, without having it to store permanently
119          * for each fence, or build a cache of some sort.
120          *
121          * This callback is mandatory.
122          */
123         const char * (*get_driver_name)(struct dma_fence *fence);
124
125         /**
126          * @get_timeline_name:
127          *
128          * Return the name of the context this fence belongs to. This is a
129          * callback to allow drivers to compute the name at runtime, without
130          * having it to store permanently for each fence, or build a cache of
131          * some sort.
132          *
133          * This callback is mandatory.
134          */
135         const char * (*get_timeline_name)(struct dma_fence *fence);
136
137         /**
138          * @enable_signaling:
139          *
140          * Enable software signaling of fence.
141          *
142          * For fence implementations that have the capability for hw->hw
143          * signaling, they can implement this op to enable the necessary
144          * interrupts, or insert commands into cmdstream, etc, to avoid these
145          * costly operations for the common case where only hw->hw
146          * synchronization is required.  This is called in the first
147          * dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback() path to let the fence
148          * implementation know that there is another driver waiting on the
149          * signal (ie. hw->sw case).
150          *
151          * This function can be called from atomic context, but not
152          * from irq context, so normal spinlocks can be used.
153          *
154          * A return value of false indicates the fence already passed,
155          * or some failure occurred that made it impossible to enable
156          * signaling. True indicates successful enabling.
157          *
158          * &dma_fence.error may be set in enable_signaling, but only when false
159          * is returned.
160          *
161          * Since many implementations can call dma_fence_signal() even when before
162          * @enable_signaling has been called there's a race window, where the
163          * dma_fence_signal() might result in the final fence reference being
164          * released and its memory freed. To avoid this, implementations of this
165          * callback should grab their own reference using dma_fence_get(), to be
166          * released when the fence is signalled (through e.g. the interrupt
167          * handler).
168          *
169          * This callback is mandatory.
170          */
171         bool (*enable_signaling)(struct dma_fence *fence);
172
173         /**
174          * @signaled:
175          *
176          * Peek whether the fence is signaled, as a fastpath optimization for
177          * e.g. dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback(). Note that this
178          * callback does not need to make any guarantees beyond that a fence
179          * once indicates as signalled must always return true from this
180          * callback. This callback may return false even if the fence has
181          * completed already, in this case information hasn't propogated throug
182          * the system yet. See also dma_fence_is_signaled().
183          *
184          * May set &dma_fence.error if returning true.
185          *
186          * This callback is optional.
187          */
188         bool (*signaled)(struct dma_fence *fence);
189
190         /**
191          * @wait:
192          *
193          * Custom wait implementation, or dma_fence_default_wait.
194          *
195          * Must not be NULL, set to dma_fence_default_wait for default implementation.
196          * the dma_fence_default_wait implementation should work for any fence, as long
197          * as enable_signaling works correctly.
198          *
199          * Must return -ERESTARTSYS if the wait is intr = true and the wait was
200          * interrupted, and remaining jiffies if fence has signaled, or 0 if wait
201          * timed out. Can also return other error values on custom implementations,
202          * which should be treated as if the fence is signaled. For example a hardware
203          * lockup could be reported like that.
204          *
205          * This callback is mandatory.
206          */
207         signed long (*wait)(struct dma_fence *fence,
208                             bool intr, signed long timeout);
209
210         /**
211          * @release:
212          *
213          * Called on destruction of fence to release additional resources.
214          * Can be called from irq context.  This callback is optional. If it is
215          * NULL, then dma_fence_free() is instead called as the default
216          * implementation.
217          */
218         void (*release)(struct dma_fence *fence);
219
220         /**
221          * @fill_driver_data:
222          *
223          * Callback to fill in free-form debug info.
224          *
225          * Returns amount of bytes filled, or negative error on failure.
226          *
227          * This callback is optional.
228          */
229         int (*fill_driver_data)(struct dma_fence *fence, void *data, int size);
230
231         /**
232          * @fence_value_str:
233          *
234          * Callback to fill in free-form debug info specific to this fence, like
235          * the sequence number.
236          *
237          * This callback is optional.
238          */
239         void (*fence_value_str)(struct dma_fence *fence, char *str, int size);
240
241         /**
242          * @timeline_value_str:
243          *
244          * Fills in the current value of the timeline as a string, like the
245          * sequence number. This should match what @fill_driver_data prints for
246          * the most recently signalled fence (assuming no delayed signalling).
247          */
248         void (*timeline_value_str)(struct dma_fence *fence,
249                                    char *str, int size);
250 };
251
252 void dma_fence_init(struct dma_fence *fence, const struct dma_fence_ops *ops,
253                     spinlock_t *lock, u64 context, unsigned seqno);
254
255 void dma_fence_release(struct kref *kref);
256 void dma_fence_free(struct dma_fence *fence);
257
258 /**
259  * dma_fence_put - decreases refcount of the fence
260  * @fence: fence to reduce refcount of
261  */
262 static inline void dma_fence_put(struct dma_fence *fence)
263 {
264         if (fence)
265                 kref_put(&fence->refcount, dma_fence_release);
266 }
267
268 /**
269  * dma_fence_get - increases refcount of the fence
270  * @fence: fence to increase refcount of
271  *
272  * Returns the same fence, with refcount increased by 1.
273  */
274 static inline struct dma_fence *dma_fence_get(struct dma_fence *fence)
275 {
276         if (fence)
277                 kref_get(&fence->refcount);
278         return fence;
279 }
280
281 /**
282  * dma_fence_get_rcu - get a fence from a reservation_object_list with
283  *                     rcu read lock
284  * @fence: fence to increase refcount of
285  *
286  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
287  */
288 static inline struct dma_fence *dma_fence_get_rcu(struct dma_fence *fence)
289 {
290         if (kref_get_unless_zero(&fence->refcount))
291                 return fence;
292         else
293                 return NULL;
294 }
295
296 /**
297  * dma_fence_get_rcu_safe  - acquire a reference to an RCU tracked fence
298  * @fencep: pointer to fence to increase refcount of
299  *
300  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
301  * This function handles acquiring a reference to a fence that may be
302  * reallocated within the RCU grace period (such as with SLAB_TYPESAFE_BY_RCU),
303  * so long as the caller is using RCU on the pointer to the fence.
304  *
305  * An alternative mechanism is to employ a seqlock to protect a bunch of
306  * fences, such as used by struct reservation_object. When using a seqlock,
307  * the seqlock must be taken before and checked after a reference to the
308  * fence is acquired (as shown here).
309  *
310  * The caller is required to hold the RCU read lock.
311  */
312 static inline struct dma_fence *
313 dma_fence_get_rcu_safe(struct dma_fence __rcu **fencep)
314 {
315         do {
316                 struct dma_fence *fence;
317
318                 fence = rcu_dereference(*fencep);
319                 if (!fence)
320                         return NULL;
321
322                 if (!dma_fence_get_rcu(fence))
323                         continue;
324
325                 /* The atomic_inc_not_zero() inside dma_fence_get_rcu()
326                  * provides a full memory barrier upon success (such as now).
327                  * This is paired with the write barrier from assigning
328                  * to the __rcu protected fence pointer so that if that
329                  * pointer still matches the current fence, we know we
330                  * have successfully acquire a reference to it. If it no
331                  * longer matches, we are holding a reference to some other
332                  * reallocated pointer. This is possible if the allocator
333                  * is using a freelist like SLAB_TYPESAFE_BY_RCU where the
334                  * fence remains valid for the RCU grace period, but it
335                  * may be reallocated. When using such allocators, we are
336                  * responsible for ensuring the reference we get is to
337                  * the right fence, as below.
338                  */
339                 if (fence == rcu_access_pointer(*fencep))
340                         return rcu_pointer_handoff(fence);
341
342                 dma_fence_put(fence);
343         } while (1);
344 }
345
346 int dma_fence_signal(struct dma_fence *fence);
347 int dma_fence_signal_locked(struct dma_fence *fence);
348 signed long dma_fence_default_wait(struct dma_fence *fence,
349                                    bool intr, signed long timeout);
350 int dma_fence_add_callback(struct dma_fence *fence,
351                            struct dma_fence_cb *cb,
352                            dma_fence_func_t func);
353 bool dma_fence_remove_callback(struct dma_fence *fence,
354                                struct dma_fence_cb *cb);
355 void dma_fence_enable_sw_signaling(struct dma_fence *fence);
356
357 /**
358  * dma_fence_is_signaled_locked - Return an indication if the fence
359  *                                is signaled yet.
360  * @fence: the fence to check
361  *
362  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
363  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
364  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
365  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
366  *
367  * This function requires &dma_fence.lock to be held.
368  *
369  * See also dma_fence_is_signaled().
370  */
371 static inline bool
372 dma_fence_is_signaled_locked(struct dma_fence *fence)
373 {
374         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
375                 return true;
376
377         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
378                 dma_fence_signal_locked(fence);
379                 return true;
380         }
381
382         return false;
383 }
384
385 /**
386  * dma_fence_is_signaled - Return an indication if the fence is signaled yet.
387  * @fence: the fence to check
388  *
389  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
390  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
391  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
392  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
393  *
394  * It's recommended for seqno fences to call dma_fence_signal when the
395  * operation is complete, it makes it possible to prevent issues from
396  * wraparound between time of issue and time of use by checking the return
397  * value of this function before calling hardware-specific wait instructions.
398  *
399  * See also dma_fence_is_signaled_locked().
400  */
401 static inline bool
402 dma_fence_is_signaled(struct dma_fence *fence)
403 {
404         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
405                 return true;
406
407         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
408                 dma_fence_signal(fence);
409                 return true;
410         }
411
412         return false;
413 }
414
415 /**
416  * __dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
417  * @f1: the first fence's seqno
418  * @f2: the second fence's seqno from the same context
419  *
420  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
421  * from the same context, since a seqno is not common across contexts.
422  */
423 static inline bool __dma_fence_is_later(u32 f1, u32 f2)
424 {
425         return (int)(f1 - f2) > 0;
426 }
427
428 /**
429  * dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
430  * @f1: the first fence from the same context
431  * @f2: the second fence from the same context
432  *
433  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
434  * from the same context, since a seqno is not re-used across contexts.
435  */
436 static inline bool dma_fence_is_later(struct dma_fence *f1,
437                                       struct dma_fence *f2)
438 {
439         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
440                 return false;
441
442         return __dma_fence_is_later(f1->seqno, f2->seqno);
443 }
444
445 /**
446  * dma_fence_later - return the chronologically later fence
447  * @f1: the first fence from the same context
448  * @f2: the second fence from the same context
449  *
450  * Returns NULL if both fences are signaled, otherwise the fence that would be
451  * signaled last. Both fences must be from the same context, since a seqno is
452  * not re-used across contexts.
453  */
454 static inline struct dma_fence *dma_fence_later(struct dma_fence *f1,
455                                                 struct dma_fence *f2)
456 {
457         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
458                 return NULL;
459
460         /*
461          * Can't check just DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT here, it may never
462          * have been set if enable_signaling wasn't called, and enabling that
463          * here is overkill.
464          */
465         if (dma_fence_is_later(f1, f2))
466                 return dma_fence_is_signaled(f1) ? NULL : f1;
467         else
468                 return dma_fence_is_signaled(f2) ? NULL : f2;
469 }
470
471 /**
472  * dma_fence_get_status_locked - returns the status upon completion
473  * @fence: the dma_fence to query
474  *
475  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
476  * the fence (to indicate whether the fence was completed due to an error
477  * rather than success). The value of the status condition is only valid
478  * if the fence has been signaled, dma_fence_get_status_locked() first checks
479  * the signal state before reporting the error status.
480  *
481  * Returns 0 if the fence has not yet been signaled, 1 if the fence has
482  * been signaled without an error condition, or a negative error code
483  * if the fence has been completed in err.
484  */
485 static inline int dma_fence_get_status_locked(struct dma_fence *fence)
486 {
487         if (dma_fence_is_signaled_locked(fence))
488                 return fence->error ?: 1;
489         else
490                 return 0;
491 }
492
493 int dma_fence_get_status(struct dma_fence *fence);
494
495 /**
496  * dma_fence_set_error - flag an error condition on the fence
497  * @fence: the dma_fence
498  * @error: the error to store
499  *
500  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
501  * the fence, to indicate that the fence was completed due to an error
502  * rather than success. This must be set before signaling (so that the value
503  * is visible before any waiters on the signal callback are woken). This
504  * helper exists to help catching erroneous setting of #dma_fence.error.
505  */
506 static inline void dma_fence_set_error(struct dma_fence *fence,
507                                        int error)
508 {
509         WARN_ON(test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags));
510         WARN_ON(error >= 0 || error < -MAX_ERRNO);
511
512         fence->error = error;
513 }
514
515 signed long dma_fence_wait_timeout(struct dma_fence *,
516                                    bool intr, signed long timeout);
517 signed long dma_fence_wait_any_timeout(struct dma_fence **fences,
518                                        uint32_t count,
519                                        bool intr, signed long timeout,
520                                        uint32_t *idx);
521
522 /**
523  * dma_fence_wait - sleep until the fence gets signaled
524  * @fence: the fence to wait on
525  * @intr: if true, do an interruptible wait
526  *
527  * This function will return -ERESTARTSYS if interrupted by a signal,
528  * or 0 if the fence was signaled. Other error values may be
529  * returned on custom implementations.
530  *
531  * Performs a synchronous wait on this fence. It is assumed the caller
532  * directly or indirectly holds a reference to the fence, otherwise the
533  * fence might be freed before return, resulting in undefined behavior.
534  *
535  * See also dma_fence_wait_timeout() and dma_fence_wait_any_timeout().
536  */
537 static inline signed long dma_fence_wait(struct dma_fence *fence, bool intr)
538 {
539         signed long ret;
540
541         /* Since dma_fence_wait_timeout cannot timeout with
542          * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, only valid return values are
543          * -ERESTARTSYS and MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
544          */
545         ret = dma_fence_wait_timeout(fence, intr, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
546
547         return ret < 0 ? ret : 0;
548 }
549
550 u64 dma_fence_context_alloc(unsigned num);
551
552 #define DMA_FENCE_TRACE(f, fmt, args...) \
553         do {                                                            \
554                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
555                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_FENCE_TRACE))                 \
556                         pr_info("f %llu#%u: " fmt,                      \
557                                 __ff->context, __ff->seqno, ##args);    \
558         } while (0)
559
560 #define DMA_FENCE_WARN(f, fmt, args...) \
561         do {                                                            \
562                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
563                 pr_warn("f %llu#%u: " fmt, __ff->context, __ff->seqno,  \
564                          ##args);                                       \
565         } while (0)
566
567 #define DMA_FENCE_ERR(f, fmt, args...) \
568         do {                                                            \
569                 struct dma_fence *__ff = (f);                           \
570                 pr_err("f %llu#%u: " fmt, __ff->context, __ff->seqno,   \
571                         ##args);                                        \
572         } while (0)
573
574 #endif /* __LINUX_DMA_FENCE_H */