Merge tag 'io_uring-worker.v3-2021-02-25' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux-2.6-microblaze.git] / include / drm / drm_mm.h
1 /**************************************************************************
2  *
3  * Copyright 2006-2008 Tungsten Graphics, Inc., Cedar Park, TX. USA.
4  * Copyright 2016 Intel Corporation
5  * All Rights Reserved.
6  *
7  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
8  * copy of this software and associated documentation files (the
9  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
10  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
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13  * the following conditions:
14  *
15  * The above copyright notice and this permission notice (including the
16  * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
17  * of the Software.
18  *
19  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
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25  * USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
26  *
27  *
28  **************************************************************************/
29 /*
30  * Authors:
31  * Thomas Hellstrom <thomas-at-tungstengraphics-dot-com>
32  */
33
34 #ifndef _DRM_MM_H_
35 #define _DRM_MM_H_
36
37 /*
38  * Generic range manager structs
39  */
40 #include <linux/bug.h>
41 #include <linux/rbtree.h>
42 #include <linux/kernel.h>
43 #include <linux/mm_types.h>
44 #include <linux/list.h>
45 #include <linux/spinlock.h>
46 #ifdef CONFIG_DRM_DEBUG_MM
47 #include <linux/stackdepot.h>
48 #endif
49 #include <drm/drm_print.h>
50
51 #ifdef CONFIG_DRM_DEBUG_MM
52 #define DRM_MM_BUG_ON(expr) BUG_ON(expr)
53 #else
54 #define DRM_MM_BUG_ON(expr) BUILD_BUG_ON_INVALID(expr)
55 #endif
56
57 /**
58  * enum drm_mm_insert_mode - control search and allocation behaviour
59  *
60  * The &struct drm_mm range manager supports finding a suitable modes using
61  * a number of search trees. These trees are oranised by size, by address and
62  * in most recent eviction order. This allows the user to find either the
63  * smallest hole to reuse, the lowest or highest address to reuse, or simply
64  * reuse the most recent eviction that fits. When allocating the &drm_mm_node
65  * from within the hole, the &drm_mm_insert_mode also dictate whether to
66  * allocate the lowest matching address or the highest.
67  */
68 enum drm_mm_insert_mode {
69         /**
70          * @DRM_MM_INSERT_BEST:
71          *
72          * Search for the smallest hole (within the search range) that fits
73          * the desired node.
74          *
75          * Allocates the node from the bottom of the found hole.
76          */
77         DRM_MM_INSERT_BEST = 0,
78
79         /**
80          * @DRM_MM_INSERT_LOW:
81          *
82          * Search for the lowest hole (address closest to 0, within the search
83          * range) that fits the desired node.
84          *
85          * Allocates the node from the bottom of the found hole.
86          */
87         DRM_MM_INSERT_LOW,
88
89         /**
90          * @DRM_MM_INSERT_HIGH:
91          *
92          * Search for the highest hole (address closest to U64_MAX, within the
93          * search range) that fits the desired node.
94          *
95          * Allocates the node from the *top* of the found hole. The specified
96          * alignment for the node is applied to the base of the node
97          * (&drm_mm_node.start).
98          */
99         DRM_MM_INSERT_HIGH,
100
101         /**
102          * @DRM_MM_INSERT_EVICT:
103          *
104          * Search for the most recently evicted hole (within the search range)
105          * that fits the desired node. This is appropriate for use immediately
106          * after performing an eviction scan (see drm_mm_scan_init()) and
107          * removing the selected nodes to form a hole.
108          *
109          * Allocates the node from the bottom of the found hole.
110          */
111         DRM_MM_INSERT_EVICT,
112
113         /**
114          * @DRM_MM_INSERT_ONCE:
115          *
116          * Only check the first hole for suitablity and report -ENOSPC
117          * immediately otherwise, rather than check every hole until a
118          * suitable one is found. Can only be used in conjunction with another
119          * search method such as DRM_MM_INSERT_HIGH or DRM_MM_INSERT_LOW.
120          */
121         DRM_MM_INSERT_ONCE = BIT(31),
122
123         /**
124          * @DRM_MM_INSERT_HIGHEST:
125          *
126          * Only check the highest hole (the hole with the largest address) and
127          * insert the node at the top of the hole or report -ENOSPC if
128          * unsuitable.
129          *
130          * Does not search all holes.
131          */
132         DRM_MM_INSERT_HIGHEST = DRM_MM_INSERT_HIGH | DRM_MM_INSERT_ONCE,
133
134         /**
135          * @DRM_MM_INSERT_LOWEST:
136          *
137          * Only check the lowest hole (the hole with the smallest address) and
138          * insert the node at the bottom of the hole or report -ENOSPC if
139          * unsuitable.
140          *
141          * Does not search all holes.
142          */
143         DRM_MM_INSERT_LOWEST  = DRM_MM_INSERT_LOW | DRM_MM_INSERT_ONCE,
144 };
145
146 /**
147  * struct drm_mm_node - allocated block in the DRM allocator
148  *
149  * This represents an allocated block in a &drm_mm allocator. Except for
150  * pre-reserved nodes inserted using drm_mm_reserve_node() the structure is
151  * entirely opaque and should only be accessed through the provided funcions.
152  * Since allocation of these nodes is entirely handled by the driver they can be
153  * embedded.
154  */
155 struct drm_mm_node {
156         /** @color: Opaque driver-private tag. */
157         unsigned long color;
158         /** @start: Start address of the allocated block. */
159         u64 start;
160         /** @size: Size of the allocated block. */
161         u64 size;
162         /* private: */
163         struct drm_mm *mm;
164         struct list_head node_list;
165         struct list_head hole_stack;
166         struct rb_node rb;
167         struct rb_node rb_hole_size;
168         struct rb_node rb_hole_addr;
169         u64 __subtree_last;
170         u64 hole_size;
171         u64 subtree_max_hole;
172         unsigned long flags;
173 #define DRM_MM_NODE_ALLOCATED_BIT       0
174 #define DRM_MM_NODE_SCANNED_BIT         1
175 #ifdef CONFIG_DRM_DEBUG_MM
176         depot_stack_handle_t stack;
177 #endif
178 };
179
180 /**
181  * struct drm_mm - DRM allocator
182  *
183  * DRM range allocator with a few special functions and features geared towards
184  * managing GPU memory. Except for the @color_adjust callback the structure is
185  * entirely opaque and should only be accessed through the provided functions
186  * and macros. This structure can be embedded into larger driver structures.
187  */
188 struct drm_mm {
189         /**
190          * @color_adjust:
191          *
192          * Optional driver callback to further apply restrictions on a hole. The
193          * node argument points at the node containing the hole from which the
194          * block would be allocated (see drm_mm_hole_follows() and friends). The
195          * other arguments are the size of the block to be allocated. The driver
196          * can adjust the start and end as needed to e.g. insert guard pages.
197          */
198         void (*color_adjust)(const struct drm_mm_node *node,
199                              unsigned long color,
200                              u64 *start, u64 *end);
201
202         /* private: */
203         /* List of all memory nodes that immediately precede a free hole. */
204         struct list_head hole_stack;
205         /* head_node.node_list is the list of all memory nodes, ordered
206          * according to the (increasing) start address of the memory node. */
207         struct drm_mm_node head_node;
208         /* Keep an interval_tree for fast lookup of drm_mm_nodes by address. */
209         struct rb_root_cached interval_tree;
210         struct rb_root_cached holes_size;
211         struct rb_root holes_addr;
212
213         unsigned long scan_active;
214 };
215
216 /**
217  * struct drm_mm_scan - DRM allocator eviction roaster data
218  *
219  * This structure tracks data needed for the eviction roaster set up using
220  * drm_mm_scan_init(), and used with drm_mm_scan_add_block() and
221  * drm_mm_scan_remove_block(). The structure is entirely opaque and should only
222  * be accessed through the provided functions and macros. It is meant to be
223  * allocated temporarily by the driver on the stack.
224  */
225 struct drm_mm_scan {
226         /* private: */
227         struct drm_mm *mm;
228
229         u64 size;
230         u64 alignment;
231         u64 remainder_mask;
232
233         u64 range_start;
234         u64 range_end;
235
236         u64 hit_start;
237         u64 hit_end;
238
239         unsigned long color;
240         enum drm_mm_insert_mode mode;
241 };
242
243 /**
244  * drm_mm_node_allocated - checks whether a node is allocated
245  * @node: drm_mm_node to check
246  *
247  * Drivers are required to clear a node prior to using it with the
248  * drm_mm range manager.
249  *
250  * Drivers should use this helper for proper encapsulation of drm_mm
251  * internals.
252  *
253  * Returns:
254  * True if the @node is allocated.
255  */
256 static inline bool drm_mm_node_allocated(const struct drm_mm_node *node)
257 {
258         return test_bit(DRM_MM_NODE_ALLOCATED_BIT, &node->flags);
259 }
260
261 /**
262  * drm_mm_initialized - checks whether an allocator is initialized
263  * @mm: drm_mm to check
264  *
265  * Drivers should clear the struct drm_mm prior to initialisation if they
266  * want to use this function.
267  *
268  * Drivers should use this helper for proper encapsulation of drm_mm
269  * internals.
270  *
271  * Returns:
272  * True if the @mm is initialized.
273  */
274 static inline bool drm_mm_initialized(const struct drm_mm *mm)
275 {
276         return READ_ONCE(mm->hole_stack.next);
277 }
278
279 /**
280  * drm_mm_hole_follows - checks whether a hole follows this node
281  * @node: drm_mm_node to check
282  *
283  * Holes are embedded into the drm_mm using the tail of a drm_mm_node.
284  * If you wish to know whether a hole follows this particular node,
285  * query this function. See also drm_mm_hole_node_start() and
286  * drm_mm_hole_node_end().
287  *
288  * Returns:
289  * True if a hole follows the @node.
290  */
291 static inline bool drm_mm_hole_follows(const struct drm_mm_node *node)
292 {
293         return node->hole_size;
294 }
295
296 static inline u64 __drm_mm_hole_node_start(const struct drm_mm_node *hole_node)
297 {
298         return hole_node->start + hole_node->size;
299 }
300
301 /**
302  * drm_mm_hole_node_start - computes the start of the hole following @node
303  * @hole_node: drm_mm_node which implicitly tracks the following hole
304  *
305  * This is useful for driver-specific debug dumpers. Otherwise drivers should
306  * not inspect holes themselves. Drivers must check first whether a hole indeed
307  * follows by looking at drm_mm_hole_follows()
308  *
309  * Returns:
310  * Start of the subsequent hole.
311  */
312 static inline u64 drm_mm_hole_node_start(const struct drm_mm_node *hole_node)
313 {
314         DRM_MM_BUG_ON(!drm_mm_hole_follows(hole_node));
315         return __drm_mm_hole_node_start(hole_node);
316 }
317
318 static inline u64 __drm_mm_hole_node_end(const struct drm_mm_node *hole_node)
319 {
320         return list_next_entry(hole_node, node_list)->start;
321 }
322
323 /**
324  * drm_mm_hole_node_end - computes the end of the hole following @node
325  * @hole_node: drm_mm_node which implicitly tracks the following hole
326  *
327  * This is useful for driver-specific debug dumpers. Otherwise drivers should
328  * not inspect holes themselves. Drivers must check first whether a hole indeed
329  * follows by looking at drm_mm_hole_follows().
330  *
331  * Returns:
332  * End of the subsequent hole.
333  */
334 static inline u64 drm_mm_hole_node_end(const struct drm_mm_node *hole_node)
335 {
336         return __drm_mm_hole_node_end(hole_node);
337 }
338
339 /**
340  * drm_mm_nodes - list of nodes under the drm_mm range manager
341  * @mm: the struct drm_mm range manager
342  *
343  * As the drm_mm range manager hides its node_list deep with its
344  * structure, extracting it looks painful and repetitive. This is
345  * not expected to be used outside of the drm_mm_for_each_node()
346  * macros and similar internal functions.
347  *
348  * Returns:
349  * The node list, may be empty.
350  */
351 #define drm_mm_nodes(mm) (&(mm)->head_node.node_list)
352
353 /**
354  * drm_mm_for_each_node - iterator to walk over all allocated nodes
355  * @entry: &struct drm_mm_node to assign to in each iteration step
356  * @mm: &drm_mm allocator to walk
357  *
358  * This iterator walks over all nodes in the range allocator. It is implemented
359  * with list_for_each(), so not save against removal of elements.
360  */
361 #define drm_mm_for_each_node(entry, mm) \
362         list_for_each_entry(entry, drm_mm_nodes(mm), node_list)
363
364 /**
365  * drm_mm_for_each_node_safe - iterator to walk over all allocated nodes
366  * @entry: &struct drm_mm_node to assign to in each iteration step
367  * @next: &struct drm_mm_node to store the next step
368  * @mm: &drm_mm allocator to walk
369  *
370  * This iterator walks over all nodes in the range allocator. It is implemented
371  * with list_for_each_safe(), so save against removal of elements.
372  */
373 #define drm_mm_for_each_node_safe(entry, next, mm) \
374         list_for_each_entry_safe(entry, next, drm_mm_nodes(mm), node_list)
375
376 /**
377  * drm_mm_for_each_hole - iterator to walk over all holes
378  * @pos: &drm_mm_node used internally to track progress
379  * @mm: &drm_mm allocator to walk
380  * @hole_start: ulong variable to assign the hole start to on each iteration
381  * @hole_end: ulong variable to assign the hole end to on each iteration
382  *
383  * This iterator walks over all holes in the range allocator. It is implemented
384  * with list_for_each(), so not save against removal of elements. @entry is used
385  * internally and will not reflect a real drm_mm_node for the very first hole.
386  * Hence users of this iterator may not access it.
387  *
388  * Implementation Note:
389  * We need to inline list_for_each_entry in order to be able to set hole_start
390  * and hole_end on each iteration while keeping the macro sane.
391  */
392 #define drm_mm_for_each_hole(pos, mm, hole_start, hole_end) \
393         for (pos = list_first_entry(&(mm)->hole_stack, \
394                                     typeof(*pos), hole_stack); \
395              &pos->hole_stack != &(mm)->hole_stack ? \
396              hole_start = drm_mm_hole_node_start(pos), \
397              hole_end = hole_start + pos->hole_size, \
398              1 : 0; \
399              pos = list_next_entry(pos, hole_stack))
400
401 /*
402  * Basic range manager support (drm_mm.c)
403  */
404 int drm_mm_reserve_node(struct drm_mm *mm, struct drm_mm_node *node);
405 int drm_mm_insert_node_in_range(struct drm_mm *mm,
406                                 struct drm_mm_node *node,
407                                 u64 size,
408                                 u64 alignment,
409                                 unsigned long color,
410                                 u64 start,
411                                 u64 end,
412                                 enum drm_mm_insert_mode mode);
413
414 /**
415  * drm_mm_insert_node_generic - search for space and insert @node
416  * @mm: drm_mm to allocate from
417  * @node: preallocate node to insert
418  * @size: size of the allocation
419  * @alignment: alignment of the allocation
420  * @color: opaque tag value to use for this node
421  * @mode: fine-tune the allocation search and placement
422  *
423  * This is a simplified version of drm_mm_insert_node_in_range() with no
424  * range restrictions applied.
425  *
426  * The preallocated node must be cleared to 0.
427  *
428  * Returns:
429  * 0 on success, -ENOSPC if there's no suitable hole.
430  */
431 static inline int
432 drm_mm_insert_node_generic(struct drm_mm *mm, struct drm_mm_node *node,
433                            u64 size, u64 alignment,
434                            unsigned long color,
435                            enum drm_mm_insert_mode mode)
436 {
437         return drm_mm_insert_node_in_range(mm, node,
438                                            size, alignment, color,
439                                            0, U64_MAX, mode);
440 }
441
442 /**
443  * drm_mm_insert_node - search for space and insert @node
444  * @mm: drm_mm to allocate from
445  * @node: preallocate node to insert
446  * @size: size of the allocation
447  *
448  * This is a simplified version of drm_mm_insert_node_generic() with @color set
449  * to 0.
450  *
451  * The preallocated node must be cleared to 0.
452  *
453  * Returns:
454  * 0 on success, -ENOSPC if there's no suitable hole.
455  */
456 static inline int drm_mm_insert_node(struct drm_mm *mm,
457                                      struct drm_mm_node *node,
458                                      u64 size)
459 {
460         return drm_mm_insert_node_generic(mm, node, size, 0, 0, 0);
461 }
462
463 void drm_mm_remove_node(struct drm_mm_node *node);
464 void drm_mm_replace_node(struct drm_mm_node *old, struct drm_mm_node *new);
465 void drm_mm_init(struct drm_mm *mm, u64 start, u64 size);
466 void drm_mm_takedown(struct drm_mm *mm);
467
468 /**
469  * drm_mm_clean - checks whether an allocator is clean
470  * @mm: drm_mm allocator to check
471  *
472  * Returns:
473  * True if the allocator is completely free, false if there's still a node
474  * allocated in it.
475  */
476 static inline bool drm_mm_clean(const struct drm_mm *mm)
477 {
478         return list_empty(drm_mm_nodes(mm));
479 }
480
481 struct drm_mm_node *
482 __drm_mm_interval_first(const struct drm_mm *mm, u64 start, u64 last);
483
484 /**
485  * drm_mm_for_each_node_in_range - iterator to walk over a range of
486  * allocated nodes
487  * @node__: drm_mm_node structure to assign to in each iteration step
488  * @mm__: drm_mm allocator to walk
489  * @start__: starting offset, the first node will overlap this
490  * @end__: ending offset, the last node will start before this (but may overlap)
491  *
492  * This iterator walks over all nodes in the range allocator that lie
493  * between @start and @end. It is implemented similarly to list_for_each(),
494  * but using the internal interval tree to accelerate the search for the
495  * starting node, and so not safe against removal of elements. It assumes
496  * that @end is within (or is the upper limit of) the drm_mm allocator.
497  * If [@start, @end] are beyond the range of the drm_mm, the iterator may walk
498  * over the special _unallocated_ &drm_mm.head_node, and may even continue
499  * indefinitely.
500  */
501 #define drm_mm_for_each_node_in_range(node__, mm__, start__, end__)     \
502         for (node__ = __drm_mm_interval_first((mm__), (start__), (end__)-1); \
503              node__->start < (end__);                                   \
504              node__ = list_next_entry(node__, node_list))
505
506 void drm_mm_scan_init_with_range(struct drm_mm_scan *scan,
507                                  struct drm_mm *mm,
508                                  u64 size, u64 alignment, unsigned long color,
509                                  u64 start, u64 end,
510                                  enum drm_mm_insert_mode mode);
511
512 /**
513  * drm_mm_scan_init - initialize lru scanning
514  * @scan: scan state
515  * @mm: drm_mm to scan
516  * @size: size of the allocation
517  * @alignment: alignment of the allocation
518  * @color: opaque tag value to use for the allocation
519  * @mode: fine-tune the allocation search and placement
520  *
521  * This is a simplified version of drm_mm_scan_init_with_range() with no range
522  * restrictions applied.
523  *
524  * This simply sets up the scanning routines with the parameters for the desired
525  * hole.
526  *
527  * Warning:
528  * As long as the scan list is non-empty, no other operations than
529  * adding/removing nodes to/from the scan list are allowed.
530  */
531 static inline void drm_mm_scan_init(struct drm_mm_scan *scan,
532                                     struct drm_mm *mm,
533                                     u64 size,
534                                     u64 alignment,
535                                     unsigned long color,
536                                     enum drm_mm_insert_mode mode)
537 {
538         drm_mm_scan_init_with_range(scan, mm,
539                                     size, alignment, color,
540                                     0, U64_MAX, mode);
541 }
542
543 bool drm_mm_scan_add_block(struct drm_mm_scan *scan,
544                            struct drm_mm_node *node);
545 bool drm_mm_scan_remove_block(struct drm_mm_scan *scan,
546                               struct drm_mm_node *node);
547 struct drm_mm_node *drm_mm_scan_color_evict(struct drm_mm_scan *scan);
548
549 void drm_mm_print(const struct drm_mm *mm, struct drm_printer *p);
550
551 #endif