drm/i915/guc: Implement GuC priority management
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_request.h
1 /*
2  * Copyright © 2008-2018 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 #ifndef I915_REQUEST_H
26 #define I915_REQUEST_H
27
28 #include <linux/dma-fence.h>
29 #include <linux/hrtimer.h>
30 #include <linux/irq_work.h>
31 #include <linux/llist.h>
32 #include <linux/lockdep.h>
33
34 #include "gem/i915_gem_context_types.h"
35 #include "gt/intel_context_types.h"
36 #include "gt/intel_engine_types.h"
37 #include "gt/intel_timeline_types.h"
38
39 #include "i915_gem.h"
40 #include "i915_scheduler.h"
41 #include "i915_selftest.h"
42 #include "i915_sw_fence.h"
43
44 #include <uapi/drm/i915_drm.h>
45
46 struct drm_file;
47 struct drm_i915_gem_object;
48 struct drm_printer;
49 struct i915_request;
50
51 struct i915_capture_list {
52         struct i915_capture_list *next;
53         struct i915_vma *vma;
54 };
55
56 #define RQ_TRACE(rq, fmt, ...) do {                                     \
57         const struct i915_request *rq__ = (rq);                         \
58         ENGINE_TRACE(rq__->engine, "fence %llx:%lld, current %d " fmt,  \
59                      rq__->fence.context, rq__->fence.seqno,            \
60                      hwsp_seqno(rq__), ##__VA_ARGS__);                  \
61 } while (0)
62
63 enum {
64         /*
65          * I915_FENCE_FLAG_ACTIVE - this request is currently submitted to HW.
66          *
67          * Set by __i915_request_submit() on handing over to HW, and cleared
68          * by __i915_request_unsubmit() if we preempt this request.
69          *
70          * Finally cleared for consistency on retiring the request, when
71          * we know the HW is no longer running this request.
72          *
73          * See i915_request_is_active()
74          */
75         I915_FENCE_FLAG_ACTIVE = DMA_FENCE_FLAG_USER_BITS,
76
77         /*
78          * I915_FENCE_FLAG_PQUEUE - this request is ready for execution
79          *
80          * Using the scheduler, when a request is ready for execution it is put
81          * into the priority queue, and removed from that queue when transferred
82          * to the HW runlists. We want to track its membership within the
83          * priority queue so that we can easily check before rescheduling.
84          *
85          * See i915_request_in_priority_queue()
86          */
87         I915_FENCE_FLAG_PQUEUE,
88
89         /*
90          * I915_FENCE_FLAG_HOLD - this request is currently on hold
91          *
92          * This request has been suspended, pending an ongoing investigation.
93          */
94         I915_FENCE_FLAG_HOLD,
95
96         /*
97          * I915_FENCE_FLAG_INITIAL_BREADCRUMB - this request has the initial
98          * breadcrumb that marks the end of semaphore waits and start of the
99          * user payload.
100          */
101         I915_FENCE_FLAG_INITIAL_BREADCRUMB,
102
103         /*
104          * I915_FENCE_FLAG_SIGNAL - this request is currently on signal_list
105          *
106          * Internal bookkeeping used by the breadcrumb code to track when
107          * a request is on the various signal_list.
108          */
109         I915_FENCE_FLAG_SIGNAL,
110
111         /*
112          * I915_FENCE_FLAG_NOPREEMPT - this request should not be preempted
113          *
114          * The execution of some requests should not be interrupted. This is
115          * a sensitive operation as it makes the request super important,
116          * blocking other higher priority work. Abuse of this flag will
117          * lead to quality of service issues.
118          */
119         I915_FENCE_FLAG_NOPREEMPT,
120
121         /*
122          * I915_FENCE_FLAG_SENTINEL - this request should be last in the queue
123          *
124          * A high priority sentinel request may be submitted to clear the
125          * submission queue. As it will be the only request in-flight, upon
126          * execution all other active requests will have been preempted and
127          * unsubmitted. This preemptive pulse is used to re-evaluate the
128          * in-flight requests, particularly in cases where an active context
129          * is banned and those active requests need to be cancelled.
130          */
131         I915_FENCE_FLAG_SENTINEL,
132
133         /*
134          * I915_FENCE_FLAG_BOOST - upclock the gpu for this request
135          *
136          * Some requests are more important than others! In particular, a
137          * request that the user is waiting on is typically required for
138          * interactive latency, for which we want to minimise by upclocking
139          * the GPU. Here we track such boost requests on a per-request basis.
140          */
141         I915_FENCE_FLAG_BOOST,
142 };
143
144 /**
145  * Request queue structure.
146  *
147  * The request queue allows us to note sequence numbers that have been emitted
148  * and may be associated with active buffers to be retired.
149  *
150  * By keeping this list, we can avoid having to do questionable sequence
151  * number comparisons on buffer last_read|write_seqno. It also allows an
152  * emission time to be associated with the request for tracking how far ahead
153  * of the GPU the submission is.
154  *
155  * When modifying this structure be very aware that we perform a lockless
156  * RCU lookup of it that may race against reallocation of the struct
157  * from the slab freelist. We intentionally do not zero the structure on
158  * allocation so that the lookup can use the dangling pointers (and is
159  * cogniscent that those pointers may be wrong). Instead, everything that
160  * needs to be initialised must be done so explicitly.
161  *
162  * The requests are reference counted.
163  */
164 struct i915_request {
165         struct dma_fence fence;
166         spinlock_t lock;
167
168         /**
169          * Context and ring buffer related to this request
170          * Contexts are refcounted, so when this request is associated with a
171          * context, we must increment the context's refcount, to guarantee that
172          * it persists while any request is linked to it. Requests themselves
173          * are also refcounted, so the request will only be freed when the last
174          * reference to it is dismissed, and the code in
175          * i915_request_free() will then decrement the refcount on the
176          * context.
177          */
178         struct intel_engine_cs *engine;
179         struct intel_context *context;
180         struct intel_ring *ring;
181         struct intel_timeline __rcu *timeline;
182
183         struct list_head signal_link;
184         struct llist_node signal_node;
185
186         /*
187          * The rcu epoch of when this request was allocated. Used to judiciously
188          * apply backpressure on future allocations to ensure that under
189          * mempressure there is sufficient RCU ticks for us to reclaim our
190          * RCU protected slabs.
191          */
192         unsigned long rcustate;
193
194         /*
195          * We pin the timeline->mutex while constructing the request to
196          * ensure that no caller accidentally drops it during construction.
197          * The timeline->mutex must be held to ensure that only this caller
198          * can use the ring and manipulate the associated timeline during
199          * construction.
200          */
201         struct pin_cookie cookie;
202
203         /*
204          * Fences for the various phases in the request's lifetime.
205          *
206          * The submit fence is used to await upon all of the request's
207          * dependencies. When it is signaled, the request is ready to run.
208          * It is used by the driver to then queue the request for execution.
209          */
210         struct i915_sw_fence submit;
211         union {
212                 wait_queue_entry_t submitq;
213                 struct i915_sw_dma_fence_cb dmaq;
214                 struct i915_request_duration_cb {
215                         struct dma_fence_cb cb;
216                         ktime_t emitted;
217                 } duration;
218         };
219         struct llist_head execute_cb;
220         struct i915_sw_fence semaphore;
221
222         /*
223          * A list of everyone we wait upon, and everyone who waits upon us.
224          * Even though we will not be submitted to the hardware before the
225          * submit fence is signaled (it waits for all external events as well
226          * as our own requests), the scheduler still needs to know the
227          * dependency tree for the lifetime of the request (from execbuf
228          * to retirement), i.e. bidirectional dependency information for the
229          * request not tied to individual fences.
230          */
231         struct i915_sched_node sched;
232         struct i915_dependency dep;
233         intel_engine_mask_t execution_mask;
234
235         /*
236          * A convenience pointer to the current breadcrumb value stored in
237          * the HW status page (or our timeline's local equivalent). The full
238          * path would be rq->hw_context->ring->timeline->hwsp_seqno.
239          */
240         const u32 *hwsp_seqno;
241
242         /** Position in the ring of the start of the request */
243         u32 head;
244
245         /** Position in the ring of the start of the user packets */
246         u32 infix;
247
248         /**
249          * Position in the ring of the start of the postfix.
250          * This is required to calculate the maximum available ring space
251          * without overwriting the postfix.
252          */
253         u32 postfix;
254
255         /** Position in the ring of the end of the whole request */
256         u32 tail;
257
258         /** Position in the ring of the end of any workarounds after the tail */
259         u32 wa_tail;
260
261         /** Preallocate space in the ring for the emitting the request */
262         u32 reserved_space;
263
264         /** Batch buffer related to this request if any (used for
265          * error state dump only).
266          */
267         struct i915_vma *batch;
268         /**
269          * Additional buffers requested by userspace to be captured upon
270          * a GPU hang. The vma/obj on this list are protected by their
271          * active reference - all objects on this list must also be
272          * on the active_list (of their final request).
273          */
274         struct i915_capture_list *capture_list;
275
276         /** Time at which this request was emitted, in jiffies. */
277         unsigned long emitted_jiffies;
278
279         /** timeline->request entry for this request */
280         struct list_head link;
281
282         /** Watchdog support fields. */
283         struct i915_request_watchdog {
284                 struct llist_node link;
285                 struct hrtimer timer;
286         } watchdog;
287
288         /*
289          * Requests may need to be stalled when using GuC submission waiting for
290          * certain GuC operations to complete. If that is the case, stalled
291          * requests are added to a per context list of stalled requests. The
292          * below list_head is the link in that list.
293          */
294         struct list_head guc_fence_link;
295
296         /**
297          * Priority level while the request is inflight. Differs from i915
298          * scheduler priority. See comment above
299          * I915_SCHEDULER_CAP_STATIC_PRIORITY_MAP for details.
300          */
301 #define GUC_PRIO_INIT   0xff
302 #define GUC_PRIO_FINI   0xfe
303         u8 guc_prio;
304
305         I915_SELFTEST_DECLARE(struct {
306                 struct list_head link;
307                 unsigned long delay;
308         } mock;)
309 };
310
311 #define I915_FENCE_GFP (GFP_KERNEL | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN)
312
313 extern const struct dma_fence_ops i915_fence_ops;
314
315 static inline bool dma_fence_is_i915(const struct dma_fence *fence)
316 {
317         return fence->ops == &i915_fence_ops;
318 }
319
320 struct kmem_cache *i915_request_slab_cache(void);
321
322 struct i915_request * __must_check
323 __i915_request_create(struct intel_context *ce, gfp_t gfp);
324 struct i915_request * __must_check
325 i915_request_create(struct intel_context *ce);
326
327 void __i915_request_skip(struct i915_request *rq);
328 bool i915_request_set_error_once(struct i915_request *rq, int error);
329 struct i915_request *i915_request_mark_eio(struct i915_request *rq);
330
331 struct i915_request *__i915_request_commit(struct i915_request *request);
332 void __i915_request_queue(struct i915_request *rq,
333                           const struct i915_sched_attr *attr);
334 void __i915_request_queue_bh(struct i915_request *rq);
335
336 bool i915_request_retire(struct i915_request *rq);
337 void i915_request_retire_upto(struct i915_request *rq);
338
339 static inline struct i915_request *
340 to_request(struct dma_fence *fence)
341 {
342         /* We assume that NULL fence/request are interoperable */
343         BUILD_BUG_ON(offsetof(struct i915_request, fence) != 0);
344         GEM_BUG_ON(fence && !dma_fence_is_i915(fence));
345         return container_of(fence, struct i915_request, fence);
346 }
347
348 static inline struct i915_request *
349 i915_request_get(struct i915_request *rq)
350 {
351         return to_request(dma_fence_get(&rq->fence));
352 }
353
354 static inline struct i915_request *
355 i915_request_get_rcu(struct i915_request *rq)
356 {
357         return to_request(dma_fence_get_rcu(&rq->fence));
358 }
359
360 static inline void
361 i915_request_put(struct i915_request *rq)
362 {
363         dma_fence_put(&rq->fence);
364 }
365
366 int i915_request_await_object(struct i915_request *to,
367                               struct drm_i915_gem_object *obj,
368                               bool write);
369 int i915_request_await_dma_fence(struct i915_request *rq,
370                                  struct dma_fence *fence);
371 int i915_request_await_execution(struct i915_request *rq,
372                                  struct dma_fence *fence);
373
374 void i915_request_add(struct i915_request *rq);
375
376 bool __i915_request_submit(struct i915_request *request);
377 void i915_request_submit(struct i915_request *request);
378
379 void __i915_request_unsubmit(struct i915_request *request);
380 void i915_request_unsubmit(struct i915_request *request);
381
382 void i915_request_cancel(struct i915_request *rq, int error);
383
384 long i915_request_wait(struct i915_request *rq,
385                        unsigned int flags,
386                        long timeout)
387         __attribute__((nonnull(1)));
388 #define I915_WAIT_INTERRUPTIBLE BIT(0)
389 #define I915_WAIT_PRIORITY      BIT(1) /* small priority bump for the request */
390 #define I915_WAIT_ALL           BIT(2) /* used by i915_gem_object_wait() */
391
392 void i915_request_show(struct drm_printer *m,
393                        const struct i915_request *rq,
394                        const char *prefix,
395                        int indent);
396
397 static inline bool i915_request_signaled(const struct i915_request *rq)
398 {
399         /* The request may live longer than its HWSP, so check flags first! */
400         return test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &rq->fence.flags);
401 }
402
403 static inline bool i915_request_is_active(const struct i915_request *rq)
404 {
405         return test_bit(I915_FENCE_FLAG_ACTIVE, &rq->fence.flags);
406 }
407
408 static inline bool i915_request_in_priority_queue(const struct i915_request *rq)
409 {
410         return test_bit(I915_FENCE_FLAG_PQUEUE, &rq->fence.flags);
411 }
412
413 static inline bool
414 i915_request_has_initial_breadcrumb(const struct i915_request *rq)
415 {
416         return test_bit(I915_FENCE_FLAG_INITIAL_BREADCRUMB, &rq->fence.flags);
417 }
418
419 /**
420  * Returns true if seq1 is later than seq2.
421  */
422 static inline bool i915_seqno_passed(u32 seq1, u32 seq2)
423 {
424         return (s32)(seq1 - seq2) >= 0;
425 }
426
427 static inline u32 __hwsp_seqno(const struct i915_request *rq)
428 {
429         const u32 *hwsp = READ_ONCE(rq->hwsp_seqno);
430
431         return READ_ONCE(*hwsp);
432 }
433
434 /**
435  * hwsp_seqno - the current breadcrumb value in the HW status page
436  * @rq: the request, to chase the relevant HW status page
437  *
438  * The emphasis in naming here is that hwsp_seqno() is not a property of the
439  * request, but an indication of the current HW state (associated with this
440  * request). Its value will change as the GPU executes more requests.
441  *
442  * Returns the current breadcrumb value in the associated HW status page (or
443  * the local timeline's equivalent) for this request. The request itself
444  * has the associated breadcrumb value of rq->fence.seqno, when the HW
445  * status page has that breadcrumb or later, this request is complete.
446  */
447 static inline u32 hwsp_seqno(const struct i915_request *rq)
448 {
449         u32 seqno;
450
451         rcu_read_lock(); /* the HWSP may be freed at runtime */
452         seqno = __hwsp_seqno(rq);
453         rcu_read_unlock();
454
455         return seqno;
456 }
457
458 static inline bool __i915_request_has_started(const struct i915_request *rq)
459 {
460         return i915_seqno_passed(__hwsp_seqno(rq), rq->fence.seqno - 1);
461 }
462
463 /**
464  * i915_request_started - check if the request has begun being executed
465  * @rq: the request
466  *
467  * If the timeline is not using initial breadcrumbs, a request is
468  * considered started if the previous request on its timeline (i.e.
469  * context) has been signaled.
470  *
471  * If the timeline is using semaphores, it will also be emitting an
472  * "initial breadcrumb" after the semaphores are complete and just before
473  * it began executing the user payload. A request can therefore be active
474  * on the HW and not yet started as it is still busywaiting on its
475  * dependencies (via HW semaphores).
476  *
477  * If the request has started, its dependencies will have been signaled
478  * (either by fences or by semaphores) and it will have begun processing
479  * the user payload.
480  *
481  * However, even if a request has started, it may have been preempted and
482  * so no longer active, or it may have already completed.
483  *
484  * See also i915_request_is_active().
485  *
486  * Returns true if the request has begun executing the user payload, or
487  * has completed:
488  */
489 static inline bool i915_request_started(const struct i915_request *rq)
490 {
491         bool result;
492
493         if (i915_request_signaled(rq))
494                 return true;
495
496         result = true;
497         rcu_read_lock(); /* the HWSP may be freed at runtime */
498         if (likely(!i915_request_signaled(rq)))
499                 /* Remember: started but may have since been preempted! */
500                 result = __i915_request_has_started(rq);
501         rcu_read_unlock();
502
503         return result;
504 }
505
506 /**
507  * i915_request_is_running - check if the request may actually be executing
508  * @rq: the request
509  *
510  * Returns true if the request is currently submitted to hardware, has passed
511  * its start point (i.e. the context is setup and not busywaiting). Note that
512  * it may no longer be running by the time the function returns!
513  */
514 static inline bool i915_request_is_running(const struct i915_request *rq)
515 {
516         bool result;
517
518         if (!i915_request_is_active(rq))
519                 return false;
520
521         rcu_read_lock();
522         result = __i915_request_has_started(rq) && i915_request_is_active(rq);
523         rcu_read_unlock();
524
525         return result;
526 }
527
528 /**
529  * i915_request_is_ready - check if the request is ready for execution
530  * @rq: the request
531  *
532  * Upon construction, the request is instructed to wait upon various
533  * signals before it is ready to be executed by the HW. That is, we do
534  * not want to start execution and read data before it is written. In practice,
535  * this is controlled with a mixture of interrupts and semaphores. Once
536  * the submit fence is completed, the backend scheduler will place the
537  * request into its queue and from there submit it for execution. So we
538  * can detect when a request is eligible for execution (and is under control
539  * of the scheduler) by querying where it is in any of the scheduler's lists.
540  *
541  * Returns true if the request is ready for execution (it may be inflight),
542  * false otherwise.
543  */
544 static inline bool i915_request_is_ready(const struct i915_request *rq)
545 {
546         return !list_empty(&rq->sched.link);
547 }
548
549 static inline bool __i915_request_is_complete(const struct i915_request *rq)
550 {
551         return i915_seqno_passed(__hwsp_seqno(rq), rq->fence.seqno);
552 }
553
554 static inline bool i915_request_completed(const struct i915_request *rq)
555 {
556         bool result;
557
558         if (i915_request_signaled(rq))
559                 return true;
560
561         result = true;
562         rcu_read_lock(); /* the HWSP may be freed at runtime */
563         if (likely(!i915_request_signaled(rq)))
564                 result = __i915_request_is_complete(rq);
565         rcu_read_unlock();
566
567         return result;
568 }
569
570 static inline void i915_request_mark_complete(struct i915_request *rq)
571 {
572         WRITE_ONCE(rq->hwsp_seqno, /* decouple from HWSP */
573                    (u32 *)&rq->fence.seqno);
574 }
575
576 static inline bool i915_request_has_waitboost(const struct i915_request *rq)
577 {
578         return test_bit(I915_FENCE_FLAG_BOOST, &rq->fence.flags);
579 }
580
581 static inline bool i915_request_has_nopreempt(const struct i915_request *rq)
582 {
583         /* Preemption should only be disabled very rarely */
584         return unlikely(test_bit(I915_FENCE_FLAG_NOPREEMPT, &rq->fence.flags));
585 }
586
587 static inline bool i915_request_has_sentinel(const struct i915_request *rq)
588 {
589         return unlikely(test_bit(I915_FENCE_FLAG_SENTINEL, &rq->fence.flags));
590 }
591
592 static inline bool i915_request_on_hold(const struct i915_request *rq)
593 {
594         return unlikely(test_bit(I915_FENCE_FLAG_HOLD, &rq->fence.flags));
595 }
596
597 static inline void i915_request_set_hold(struct i915_request *rq)
598 {
599         set_bit(I915_FENCE_FLAG_HOLD, &rq->fence.flags);
600 }
601
602 static inline void i915_request_clear_hold(struct i915_request *rq)
603 {
604         clear_bit(I915_FENCE_FLAG_HOLD, &rq->fence.flags);
605 }
606
607 static inline struct intel_timeline *
608 i915_request_timeline(const struct i915_request *rq)
609 {
610         /* Valid only while the request is being constructed (or retired). */
611         return rcu_dereference_protected(rq->timeline,
612                                          lockdep_is_held(&rcu_access_pointer(rq->timeline)->mutex));
613 }
614
615 static inline struct i915_gem_context *
616 i915_request_gem_context(const struct i915_request *rq)
617 {
618         /* Valid only while the request is being constructed (or retired). */
619         return rcu_dereference_protected(rq->context->gem_context, true);
620 }
621
622 static inline struct intel_timeline *
623 i915_request_active_timeline(const struct i915_request *rq)
624 {
625         /*
626          * When in use during submission, we are protected by a guarantee that
627          * the context/timeline is pinned and must remain pinned until after
628          * this submission.
629          */
630         return rcu_dereference_protected(rq->timeline,
631                                          lockdep_is_held(&rq->engine->sched_engine->lock));
632 }
633
634 static inline u32
635 i915_request_active_seqno(const struct i915_request *rq)
636 {
637         u32 hwsp_phys_base =
638                 page_mask_bits(i915_request_active_timeline(rq)->hwsp_offset);
639         u32 hwsp_relative_offset = offset_in_page(rq->hwsp_seqno);
640
641         /*
642          * Because of wraparound, we cannot simply take tl->hwsp_offset,
643          * but instead use the fact that the relative for vaddr is the
644          * offset as for hwsp_offset. Take the top bits from tl->hwsp_offset
645          * and combine them with the relative offset in rq->hwsp_seqno.
646          *
647          * As rw->hwsp_seqno is rewritten when signaled, this only works
648          * when the request isn't signaled yet, but at that point you
649          * no longer need the offset.
650          */
651
652         return hwsp_phys_base + hwsp_relative_offset;
653 }
654
655 bool
656 i915_request_active_engine(struct i915_request *rq,
657                            struct intel_engine_cs **active);
658
659 void i915_request_notify_execute_cb_imm(struct i915_request *rq);
660
661 enum i915_request_state {
662         I915_REQUEST_UNKNOWN = 0,
663         I915_REQUEST_COMPLETE,
664         I915_REQUEST_PENDING,
665         I915_REQUEST_QUEUED,
666         I915_REQUEST_ACTIVE,
667 };
668
669 enum i915_request_state i915_test_request_state(struct i915_request *rq);
670
671 #endif /* I915_REQUEST_H */