3e273e0b9417eed6f430963cfd679669a4f6daf1
[safe/jmp/linux-2.6] / include / drm / ttm / ttm_bo_api.h
1 /**************************************************************************
2  *
3  * Copyright (c) 2006-2009 VMware, Inc., Palo Alto, CA., USA
4  * All Rights Reserved.
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
7  * copy of this software and associated documentation files (the
8  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
9  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
10  * distribute, sub license, and/or sell copies of the Software, and to
11  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
12  * the following conditions:
13  *
14  * The above copyright notice and this permission notice (including the
15  * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
16  * of the Software.
17  *
18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
21  * THE COPYRIGHT HOLDERS, AUTHORS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM,
22  * DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR
23  * OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE
24  * USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
25  *
26  **************************************************************************/
27 /*
28  * Authors: Thomas Hellstrom <thellstrom-at-vmware-dot-com>
29  */
30
31 #ifndef _TTM_BO_API_H_
32 #define _TTM_BO_API_H_
33
34 #include "drm_hashtab.h"
35 #include <linux/kref.h>
36 #include <linux/list.h>
37 #include <linux/wait.h>
38 #include <linux/mutex.h>
39 #include <linux/mm.h>
40 #include <linux/rbtree.h>
41 #include <linux/bitmap.h>
42
43 struct ttm_bo_device;
44
45 struct drm_mm_node;
46
47
48 /**
49  * struct ttm_placement
50  *
51  * @fpfn:               first valid page frame number to put the object
52  * @lpfn:               last valid page frame number to put the object
53  * @num_placement:      number of prefered placements
54  * @placement:          prefered placements
55  * @num_busy_placement: number of prefered placements when need to evict buffer
56  * @busy_placement:     prefered placements when need to evict buffer
57  *
58  * Structure indicating the placement you request for an object.
59  */
60 struct ttm_placement {
61         unsigned        fpfn;
62         unsigned        lpfn;
63         unsigned        num_placement;
64         const uint32_t  *placement;
65         unsigned        num_busy_placement;
66         const uint32_t  *busy_placement;
67 };
68
69 /**
70  * struct ttm_bus_placement
71  *
72  * @addr:               mapped virtual address
73  * @base:               bus base address
74  * @is_iomem:           is this io memory ?
75  * @size:               size in byte
76  * @offset:             offset from the base address
77  *
78  * Structure indicating the bus placement of an object.
79  */
80 struct ttm_bus_placement {
81         void            *addr;
82         unsigned long   base;
83         unsigned long   size;
84         unsigned long   offset;
85         bool            is_iomem;
86         bool            io_reserved;
87 };
88
89
90 /**
91  * struct ttm_mem_reg
92  *
93  * @mm_node: Memory manager node.
94  * @size: Requested size of memory region.
95  * @num_pages: Actual size of memory region in pages.
96  * @page_alignment: Page alignment.
97  * @placement: Placement flags.
98  * @bus: Placement on io bus accessible to the CPU
99  *
100  * Structure indicating the placement and space resources used by a
101  * buffer object.
102  */
103
104 struct ttm_mem_reg {
105         struct drm_mm_node *mm_node;
106         unsigned long size;
107         unsigned long num_pages;
108         uint32_t page_alignment;
109         uint32_t mem_type;
110         uint32_t placement;
111         struct ttm_bus_placement bus;
112 };
113
114 /**
115  * enum ttm_bo_type
116  *
117  * @ttm_bo_type_device: These are 'normal' buffers that can
118  * be mmapped by user space. Each of these bos occupy a slot in the
119  * device address space, that can be used for normal vm operations.
120  *
121  * @ttm_bo_type_user: These are user-space memory areas that are made
122  * available to the GPU by mapping the buffer pages into the GPU aperture
123  * space. These buffers cannot be mmaped from the device address space.
124  *
125  * @ttm_bo_type_kernel: These buffers are like ttm_bo_type_device buffers,
126  * but they cannot be accessed from user-space. For kernel-only use.
127  */
128
129 enum ttm_bo_type {
130         ttm_bo_type_device,
131         ttm_bo_type_user,
132         ttm_bo_type_kernel
133 };
134
135 struct ttm_tt;
136
137 /**
138  * struct ttm_buffer_object
139  *
140  * @bdev: Pointer to the buffer object device structure.
141  * @buffer_start: The virtual user-space start address of ttm_bo_type_user
142  * buffers.
143  * @type: The bo type.
144  * @destroy: Destruction function. If NULL, kfree is used.
145  * @num_pages: Actual number of pages.
146  * @addr_space_offset: Address space offset.
147  * @acc_size: Accounted size for this object.
148  * @kref: Reference count of this buffer object. When this refcount reaches
149  * zero, the object is put on the delayed delete list.
150  * @list_kref: List reference count of this buffer object. This member is
151  * used to avoid destruction while the buffer object is still on a list.
152  * Lru lists may keep one refcount, the delayed delete list, and kref != 0
153  * keeps one refcount. When this refcount reaches zero,
154  * the object is destroyed.
155  * @event_queue: Queue for processes waiting on buffer object status change.
156  * @lock: spinlock protecting mostly synchronization members.
157  * @mem: structure describing current placement.
158  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
159  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
160  * holds a pointer to a persistant shmem object.
161  * @ttm: TTM structure holding system pages.
162  * @evicted: Whether the object was evicted without user-space knowing.
163  * @cpu_writes: For synchronization. Number of cpu writers.
164  * @lru: List head for the lru list.
165  * @ddestroy: List head for the delayed destroy list.
166  * @swap: List head for swap LRU list.
167  * @val_seq: Sequence of the validation holding the @reserved lock.
168  * Used to avoid starvation when many processes compete to validate the
169  * buffer. This member is protected by the bo_device::lru_lock.
170  * @seq_valid: The value of @val_seq is valid. This value is protected by
171  * the bo_device::lru_lock.
172  * @reserved: Deadlock-free lock used for synchronization state transitions.
173  * @sync_obj_arg: Opaque argument to synchronization object function.
174  * @sync_obj: Pointer to a synchronization object.
175  * @priv_flags: Flags describing buffer object internal state.
176  * @vm_rb: Rb node for the vm rb tree.
177  * @vm_node: Address space manager node.
178  * @offset: The current GPU offset, which can have different meanings
179  * depending on the memory type. For SYSTEM type memory, it should be 0.
180  * @cur_placement: Hint of current placement.
181  *
182  * Base class for TTM buffer object, that deals with data placement and CPU
183  * mappings. GPU mappings are really up to the driver, but for simpler GPUs
184  * the driver can usually use the placement offset @offset directly as the
185  * GPU virtual address. For drivers implementing multiple
186  * GPU memory manager contexts, the driver should manage the address space
187  * in these contexts separately and use these objects to get the correct
188  * placement and caching for these GPU maps. This makes it possible to use
189  * these objects for even quite elaborate memory management schemes.
190  * The destroy member, the API visibility of this object makes it possible
191  * to derive driver specific types.
192  */
193
194 struct ttm_buffer_object {
195         /**
196          * Members constant at init.
197          */
198
199         struct ttm_bo_global *glob;
200         struct ttm_bo_device *bdev;
201         unsigned long buffer_start;
202         enum ttm_bo_type type;
203         void (*destroy) (struct ttm_buffer_object *);
204         unsigned long num_pages;
205         uint64_t addr_space_offset;
206         size_t acc_size;
207
208         /**
209         * Members not needing protection.
210         */
211
212         struct kref kref;
213         struct kref list_kref;
214         wait_queue_head_t event_queue;
215         spinlock_t lock;
216
217         /**
218          * Members protected by the bo::reserved lock.
219          */
220
221         struct ttm_mem_reg mem;
222         struct file *persistant_swap_storage;
223         struct ttm_tt *ttm;
224         bool evicted;
225
226         /**
227          * Members protected by the bo::reserved lock only when written to.
228          */
229
230         atomic_t cpu_writers;
231
232         /**
233          * Members protected by the bdev::lru_lock.
234          */
235
236         struct list_head lru;
237         struct list_head ddestroy;
238         struct list_head swap;
239         uint32_t val_seq;
240         bool seq_valid;
241
242         /**
243          * Members protected by the bdev::lru_lock
244          * only when written to.
245          */
246
247         atomic_t reserved;
248
249
250         /**
251          * Members protected by the bo::lock
252          */
253
254         void *sync_obj_arg;
255         void *sync_obj;
256         unsigned long priv_flags;
257
258         /**
259          * Members protected by the bdev::vm_lock
260          */
261
262         struct rb_node vm_rb;
263         struct drm_mm_node *vm_node;
264
265
266         /**
267          * Special members that are protected by the reserve lock
268          * and the bo::lock when written to. Can be read with
269          * either of these locks held.
270          */
271
272         unsigned long offset;
273         uint32_t cur_placement;
274 };
275
276 /**
277  * struct ttm_bo_kmap_obj
278  *
279  * @virtual: The current kernel virtual address.
280  * @page: The page when kmap'ing a single page.
281  * @bo_kmap_type: Type of bo_kmap.
282  *
283  * Object describing a kernel mapping. Since a TTM bo may be located
284  * in various memory types with various caching policies, the
285  * mapping can either be an ioremap, a vmap, a kmap or part of a
286  * premapped region.
287  */
288
289 #define TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK 0x80
290 struct ttm_bo_kmap_obj {
291         void *virtual;
292         struct page *page;
293         enum {
294                 ttm_bo_map_iomap        = 1 | TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK,
295                 ttm_bo_map_vmap         = 2,
296                 ttm_bo_map_kmap         = 3,
297                 ttm_bo_map_premapped    = 4 | TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK,
298         } bo_kmap_type;
299         struct ttm_buffer_object *bo;
300 };
301
302 /**
303  * ttm_bo_reference - reference a struct ttm_buffer_object
304  *
305  * @bo: The buffer object.
306  *
307  * Returns a refcounted pointer to a buffer object.
308  */
309
310 static inline struct ttm_buffer_object *
311 ttm_bo_reference(struct ttm_buffer_object *bo)
312 {
313         kref_get(&bo->kref);
314         return bo;
315 }
316
317 /**
318  * ttm_bo_wait - wait for buffer idle.
319  *
320  * @bo:  The buffer object.
321  * @interruptible:  Use interruptible wait.
322  * @no_wait:  Return immediately if buffer is busy.
323  *
324  * This function must be called with the bo::mutex held, and makes
325  * sure any previous rendering to the buffer is completed.
326  * Note: It might be necessary to block validations before the
327  * wait by reserving the buffer.
328  * Returns -EBUSY if no_wait is true and the buffer is busy.
329  * Returns -ERESTARTSYS if interrupted by a signal.
330  */
331 extern int ttm_bo_wait(struct ttm_buffer_object *bo, bool lazy,
332                        bool interruptible, bool no_wait);
333 /**
334  * ttm_bo_validate
335  *
336  * @bo: The buffer object.
337  * @placement: Proposed placement for the buffer object.
338  * @interruptible: Sleep interruptible if sleeping.
339  * @no_wait_reserve: Return immediately if other buffers are busy.
340  * @no_wait_gpu: Return immediately if the GPU is busy.
341  *
342  * Changes placement and caching policy of the buffer object
343  * according proposed placement.
344  * Returns
345  * -EINVAL on invalid proposed placement.
346  * -ENOMEM on out-of-memory condition.
347  * -EBUSY if no_wait is true and buffer busy.
348  * -ERESTARTSYS if interrupted by a signal.
349  */
350 extern int ttm_bo_validate(struct ttm_buffer_object *bo,
351                                 struct ttm_placement *placement,
352                                 bool interruptible, bool no_wait_reserve,
353                                 bool no_wait_gpu);
354
355 /**
356  * ttm_bo_unref
357  *
358  * @bo: The buffer object.
359  *
360  * Unreference and clear a pointer to a buffer object.
361  */
362 extern void ttm_bo_unref(struct ttm_buffer_object **bo);
363
364 /**
365  * ttm_bo_synccpu_write_grab
366  *
367  * @bo: The buffer object:
368  * @no_wait: Return immediately if buffer is busy.
369  *
370  * Synchronizes a buffer object for CPU RW access. This means
371  * blocking command submission that affects the buffer and
372  * waiting for buffer idle. This lock is recursive.
373  * Returns
374  * -EBUSY if the buffer is busy and no_wait is true.
375  * -ERESTARTSYS if interrupted by a signal.
376  */
377
378 extern int
379 ttm_bo_synccpu_write_grab(struct ttm_buffer_object *bo, bool no_wait);
380 /**
381  * ttm_bo_synccpu_write_release:
382  *
383  * @bo : The buffer object.
384  *
385  * Releases a synccpu lock.
386  */
387 extern void ttm_bo_synccpu_write_release(struct ttm_buffer_object *bo);
388
389 /**
390  * ttm_bo_init
391  *
392  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
393  * @bo: Pointer to a ttm_buffer_object to be initialized.
394  * @size: Requested size of buffer object.
395  * @type: Requested type of buffer object.
396  * @flags: Initial placement flags.
397  * @page_alignment: Data alignment in pages.
398  * @buffer_start: Virtual address of user space data backing a
399  * user buffer object.
400  * @interruptible: If needing to sleep to wait for GPU resources,
401  * sleep interruptible.
402  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
403  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
404  * holds a pointer to a persistant shmem object. Typically, this would
405  * point to the shmem object backing a GEM object if TTM is used to back a
406  * GEM user interface.
407  * @acc_size: Accounted size for this object.
408  * @destroy: Destroy function. Use NULL for kfree().
409  *
410  * This function initializes a pre-allocated struct ttm_buffer_object.
411  * As this object may be part of a larger structure, this function,
412  * together with the @destroy function,
413  * enables driver-specific objects derived from a ttm_buffer_object.
414  * On successful return, the object kref and list_kref are set to 1.
415  * Returns
416  * -ENOMEM: Out of memory.
417  * -EINVAL: Invalid placement flags.
418  * -ERESTARTSYS: Interrupted by signal while sleeping waiting for resources.
419  */
420
421 extern int ttm_bo_init(struct ttm_bo_device *bdev,
422                         struct ttm_buffer_object *bo,
423                         unsigned long size,
424                         enum ttm_bo_type type,
425                         struct ttm_placement *placement,
426                         uint32_t page_alignment,
427                         unsigned long buffer_start,
428                         bool interrubtible,
429                         struct file *persistant_swap_storage,
430                         size_t acc_size,
431                         void (*destroy) (struct ttm_buffer_object *));
432 /**
433  * ttm_bo_synccpu_object_init
434  *
435  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
436  * @bo: Pointer to a ttm_buffer_object to be initialized.
437  * @size: Requested size of buffer object.
438  * @type: Requested type of buffer object.
439  * @flags: Initial placement flags.
440  * @page_alignment: Data alignment in pages.
441  * @buffer_start: Virtual address of user space data backing a
442  * user buffer object.
443  * @interruptible: If needing to sleep while waiting for GPU resources,
444  * sleep interruptible.
445  * @persistant_swap_storage: Usually the swap storage is deleted for buffers
446  * pinned in physical memory. If this behaviour is not desired, this member
447  * holds a pointer to a persistant shmem object. Typically, this would
448  * point to the shmem object backing a GEM object if TTM is used to back a
449  * GEM user interface.
450  * @p_bo: On successful completion *p_bo points to the created object.
451  *
452  * This function allocates a ttm_buffer_object, and then calls ttm_bo_init
453  * on that object. The destroy function is set to kfree().
454  * Returns
455  * -ENOMEM: Out of memory.
456  * -EINVAL: Invalid placement flags.
457  * -ERESTARTSYS: Interrupted by signal while waiting for resources.
458  */
459
460 extern int ttm_bo_create(struct ttm_bo_device *bdev,
461                                 unsigned long size,
462                                 enum ttm_bo_type type,
463                                 struct ttm_placement *placement,
464                                 uint32_t page_alignment,
465                                 unsigned long buffer_start,
466                                 bool interruptible,
467                                 struct file *persistant_swap_storage,
468                                 struct ttm_buffer_object **p_bo);
469
470 /**
471  * ttm_bo_check_placement
472  *
473  * @bo:         the buffer object.
474  * @placement:  placements
475  *
476  * Performs minimal validity checking on an intended change of
477  * placement flags.
478  * Returns
479  * -EINVAL: Intended change is invalid or not allowed.
480  */
481 extern int ttm_bo_check_placement(struct ttm_buffer_object *bo,
482                                         struct ttm_placement *placement);
483
484 /**
485  * ttm_bo_init_mm
486  *
487  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
488  * @mem_type: The memory type.
489  * @p_size: size managed area in pages.
490  *
491  * Initialize a manager for a given memory type.
492  * Note: if part of driver firstopen, it must be protected from a
493  * potentially racing lastclose.
494  * Returns:
495  * -EINVAL: invalid size or memory type.
496  * -ENOMEM: Not enough memory.
497  * May also return driver-specified errors.
498  */
499
500 extern int ttm_bo_init_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned type,
501                                 unsigned long p_size);
502 /**
503  * ttm_bo_clean_mm
504  *
505  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
506  * @mem_type: The memory type.
507  *
508  * Take down a manager for a given memory type after first walking
509  * the LRU list to evict any buffers left alive.
510  *
511  * Normally, this function is part of lastclose() or unload(), and at that
512  * point there shouldn't be any buffers left created by user-space, since
513  * there should've been removed by the file descriptor release() method.
514  * However, before this function is run, make sure to signal all sync objects,
515  * and verify that the delayed delete queue is empty. The driver must also
516  * make sure that there are no NO_EVICT buffers present in this memory type
517  * when the call is made.
518  *
519  * If this function is part of a VT switch, the caller must make sure that
520  * there are no appications currently validating buffers before this
521  * function is called. The caller can do that by first taking the
522  * struct ttm_bo_device::ttm_lock in write mode.
523  *
524  * Returns:
525  * -EINVAL: invalid or uninitialized memory type.
526  * -EBUSY: There are still buffers left in this memory type.
527  */
528
529 extern int ttm_bo_clean_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned mem_type);
530
531 /**
532  * ttm_bo_evict_mm
533  *
534  * @bdev: Pointer to a ttm_bo_device struct.
535  * @mem_type: The memory type.
536  *
537  * Evicts all buffers on the lru list of the memory type.
538  * This is normally part of a VT switch or an
539  * out-of-memory-space-due-to-fragmentation handler.
540  * The caller must make sure that there are no other processes
541  * currently validating buffers, and can do that by taking the
542  * struct ttm_bo_device::ttm_lock in write mode.
543  *
544  * Returns:
545  * -EINVAL: Invalid or uninitialized memory type.
546  * -ERESTARTSYS: The call was interrupted by a signal while waiting to
547  * evict a buffer.
548  */
549
550 extern int ttm_bo_evict_mm(struct ttm_bo_device *bdev, unsigned mem_type);
551
552 /**
553  * ttm_kmap_obj_virtual
554  *
555  * @map: A struct ttm_bo_kmap_obj returned from ttm_bo_kmap.
556  * @is_iomem: Pointer to an integer that on return indicates 1 if the
557  * virtual map is io memory, 0 if normal memory.
558  *
559  * Returns the virtual address of a buffer object area mapped by ttm_bo_kmap.
560  * If *is_iomem is 1 on return, the virtual address points to an io memory area,
561  * that should strictly be accessed by the iowriteXX() and similar functions.
562  */
563
564 static inline void *ttm_kmap_obj_virtual(struct ttm_bo_kmap_obj *map,
565                                          bool *is_iomem)
566 {
567         *is_iomem = !!(map->bo_kmap_type & TTM_BO_MAP_IOMEM_MASK);
568         return map->virtual;
569 }
570
571 /**
572  * ttm_bo_kmap
573  *
574  * @bo: The buffer object.
575  * @start_page: The first page to map.
576  * @num_pages: Number of pages to map.
577  * @map: pointer to a struct ttm_bo_kmap_obj representing the map.
578  *
579  * Sets up a kernel virtual mapping, using ioremap, vmap or kmap to the
580  * data in the buffer object. The ttm_kmap_obj_virtual function can then be
581  * used to obtain a virtual address to the data.
582  *
583  * Returns
584  * -ENOMEM: Out of memory.
585  * -EINVAL: Invalid range.
586  */
587
588 extern int ttm_bo_kmap(struct ttm_buffer_object *bo, unsigned long start_page,
589                        unsigned long num_pages, struct ttm_bo_kmap_obj *map);
590
591 /**
592  * ttm_bo_kunmap
593  *
594  * @map: Object describing the map to unmap.
595  *
596  * Unmaps a kernel map set up by ttm_bo_kmap.
597  */
598
599 extern void ttm_bo_kunmap(struct ttm_bo_kmap_obj *map);
600
601 #if 0
602 #endif
603
604 /**
605  * ttm_fbdev_mmap - mmap fbdev memory backed by a ttm buffer object.
606  *
607  * @vma:       vma as input from the fbdev mmap method.
608  * @bo:        The bo backing the address space. The address space will
609  * have the same size as the bo, and start at offset 0.
610  *
611  * This function is intended to be called by the fbdev mmap method
612  * if the fbdev address space is to be backed by a bo.
613  */
614
615 extern int ttm_fbdev_mmap(struct vm_area_struct *vma,
616                           struct ttm_buffer_object *bo);
617
618 /**
619  * ttm_bo_mmap - mmap out of the ttm device address space.
620  *
621  * @filp:      filp as input from the mmap method.
622  * @vma:       vma as input from the mmap method.
623  * @bdev:      Pointer to the ttm_bo_device with the address space manager.
624  *
625  * This function is intended to be called by the device mmap method.
626  * if the device address space is to be backed by the bo manager.
627  */
628
629 extern int ttm_bo_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma,
630                        struct ttm_bo_device *bdev);
631
632 /**
633  * ttm_bo_io
634  *
635  * @bdev:      Pointer to the struct ttm_bo_device.
636  * @filp:      Pointer to the struct file attempting to read / write.
637  * @wbuf:      User-space pointer to address of buffer to write. NULL on read.
638  * @rbuf:      User-space pointer to address of buffer to read into.
639  * Null on write.
640  * @count:     Number of bytes to read / write.
641  * @f_pos:     Pointer to current file position.
642  * @write:     1 for read, 0 for write.
643  *
644  * This function implements read / write into ttm buffer objects, and is
645  * intended to
646  * be called from the fops::read and fops::write method.
647  * Returns:
648  * See man (2) write, man(2) read. In particular,
649  * the function may return -ERESTARTSYS if
650  * interrupted by a signal.
651  */
652
653 extern ssize_t ttm_bo_io(struct ttm_bo_device *bdev, struct file *filp,
654                          const char __user *wbuf, char __user *rbuf,
655                          size_t count, loff_t *f_pos, bool write);
656
657 extern void ttm_bo_swapout_all(struct ttm_bo_device *bdev);
658
659 #endif