drivers/gpu/drm/drm_modeset_lock.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2014 Red Hat
   3  * Author: Rob Clark <robdclark@gmail.com>
   4  *
   5  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   6  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   7  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   8  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   9  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  10  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  11  *
  12  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  13  * all copies or substantial portions of the 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 COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  19  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  20  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  21  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  22  */
  23
  24 #include <drm/drmP.h>
  25 #include <drm/drm_crtc.h>
  26 #include <drm/drm_modeset_lock.h>
  27
  28 /**
  29  * DOC: kms locking
  30  *
  31  * As KMS moves toward more fine grained locking, and atomic ioctl where
  32  * userspace can indirectly control locking order, it becomes necessary
  33  * to use &ww_mutex and acquire-contexts to avoid deadlocks.  But because
  34  * the locking is more distributed around the driver code, we want a bit
  35  * of extra utility/tracking out of our acquire-ctx.  This is provided
  36  * by &struct drm_modeset_lock and &struct drm_modeset_acquire_ctx.
  37  *
  38  * For basic principles of &ww_mutex, see: Documentation/locking/ww-mutex-design.txt
  39  *
  40  * The basic usage pattern is to::
  41  *
  42  *     drm_modeset_acquire_init(ctx, DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE)
  43  *     retry:
  44  *     foreach (lock in random_ordered_set_of_locks) {
  45  *         ret = drm_modeset_lock(lock, ctx)
  46  *         if (ret == -EDEADLK) {
  47  *             ret = drm_modeset_backoff(ctx);
  48  *             if (!ret)
  49  *                 goto retry;
  50  *         }
  51  *         if (ret)
  52  *             goto out;
  53  *     }
  54  *     ... do stuff ...
  55  *     out:
  56  *     drm_modeset_drop_locks(ctx);
  57  *     drm_modeset_acquire_fini(ctx);
  58  *
  59  * For convenience this control flow is implemented in
  60  * DRM_MODESET_LOCK_ALL_BEGIN() and DRM_MODESET_LOCK_ALL_END() for the case
  61  * where all modeset locks need to be taken through drm_modeset_lock_all_ctx().
  62  *
  63  * If all that is needed is a single modeset lock, then the &struct
  64  * drm_modeset_acquire_ctx is not needed and the locking can be simplified
  65  * by passing a NULL instead of ctx in the drm_modeset_lock() call or
  66  * calling  drm_modeset_lock_single_interruptible(). To unlock afterwards
  67  * call drm_modeset_unlock().
  68  *
  69  * On top of these per-object locks using &ww_mutex there's also an overall
  70  * &drm_mode_config.mutex, for protecting everything else. Mostly this means
  71  * probe state of connectors, and preventing hotplug add/removal of connectors.
  72  *
  73  * Finally there's a bunch of dedicated locks to protect drm core internal
  74  * lists and lookup data structures.
  75  */
  76
  77 static DEFINE_WW_CLASS(crtc_ww_class);
  78
  79 /**
  80  * drm_modeset_lock_all - take all modeset locks
  81  * @dev: DRM device
  82  *
  83  * This function takes all modeset locks, suitable where a more fine-grained
  84  * scheme isn't (yet) implemented. Locks must be dropped by calling the
  85  * drm_modeset_unlock_all() function.
  86  *
  87  * This function is deprecated. It allocates a lock acquisition context and
  88  * stores it in &drm_device.mode_config. This facilitate conversion of
  89  * existing code because it removes the need to manually deal with the
  90  * acquisition context, but it is also brittle because the context is global
  91  * and care must be taken not to nest calls. New code should use the
  92  * drm_modeset_lock_all_ctx() function and pass in the context explicitly.
  93  */
  94 void drm_modeset_lock_all(struct drm_device *dev)
  95 {
  96         struct drm_mode_config *config = &dev->mode_config;
  97         struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx;
  98         int ret;
  99
 100         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
 101         if (WARN_ON(!ctx))
 102                 return;
 103
 104         mutex_lock(&config->mutex);
 105
 106         drm_modeset_acquire_init(ctx, 0);
 107
 108 retry:
 109         ret = drm_modeset_lock_all_ctx(dev, ctx);
 110         if (ret < 0) {
 111                 if (ret == -EDEADLK) {
 112                         drm_modeset_backoff(ctx);
 113                         goto retry;
 114                 }
 115
 116                 drm_modeset_acquire_fini(ctx);
 117                 kfree(ctx);
 118                 return;
 119         }
 120         ww_acquire_done(&ctx->ww_ctx);
 121
 122         WARN_ON(config->acquire_ctx);
 123
 124         /*
 125          * We hold the locks now, so it is safe to stash the acquisition
 126          * context for drm_modeset_unlock_all().
 127          */
 128         config->acquire_ctx = ctx;
 129
 130         drm_warn_on_modeset_not_all_locked(dev);
 131 }
 132 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_lock_all);
 133
 134 /**
 135  * drm_modeset_unlock_all - drop all modeset locks
 136  * @dev: DRM device
 137  *
 138  * This function drops all modeset locks taken by a previous call to the
 139  * drm_modeset_lock_all() function.
 140  *
 141  * This function is deprecated. It uses the lock acquisition context stored
 142  * in &drm_device.mode_config. This facilitates conversion of existing
 143  * code because it removes the need to manually deal with the acquisition
 144  * context, but it is also brittle because the context is global and care must
 145  * be taken not to nest calls. New code should pass the acquisition context
 146  * directly to the drm_modeset_drop_locks() function.
 147  */
 148 void drm_modeset_unlock_all(struct drm_device *dev)
 149 {
 150         struct drm_mode_config *config = &dev->mode_config;
 151         struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx = config->acquire_ctx;
 152
 153         if (WARN_ON(!ctx))
 154                 return;
 155
 156         config->acquire_ctx = NULL;
 157         drm_modeset_drop_locks(ctx);
 158         drm_modeset_acquire_fini(ctx);
 159
 160         kfree(ctx);
 161
 162         mutex_unlock(&dev->mode_config.mutex);
 163 }
 164 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_unlock_all);
 165
 166 /**
 167  * drm_warn_on_modeset_not_all_locked - check that all modeset locks are locked
 168  * @dev: device
 169  *
 170  * Useful as a debug assert.
 171  */
 172 void drm_warn_on_modeset_not_all_locked(struct drm_device *dev)
 173 {
 174         struct drm_crtc *crtc;
 175
 176         /* Locking is currently fubar in the panic handler. */
 177         if (oops_in_progress)
 178                 return;
 179
 180         drm_for_each_crtc(crtc, dev)
 181                 WARN_ON(!drm_modeset_is_locked(&crtc->mutex));
 182
 183         WARN_ON(!drm_modeset_is_locked(&dev->mode_config.connection_mutex));
 184         WARN_ON(!mutex_is_locked(&dev->mode_config.mutex));
 185 }
 186 EXPORT_SYMBOL(drm_warn_on_modeset_not_all_locked);
 187
 188 /**
 189  * drm_modeset_acquire_init - initialize acquire context
 190  * @ctx: the acquire context
 191  * @flags: 0 or %DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE
 192  *
 193  * When passing %DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE to @flags,
 194  * all calls to drm_modeset_lock() will perform an interruptible
 195  * wait.
 196  */
 197 void drm_modeset_acquire_init(struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx,
 198                 uint32_t flags)
 199 {
 200         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 201         ww_acquire_init(&ctx->ww_ctx, &crtc_ww_class);
 202         INIT_LIST_HEAD(&ctx->locked);
 203
 204         if (flags & DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE)
 205                 ctx->interruptible = true;
 206 }
 207 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_acquire_init);
 208
 209 /**
 210  * drm_modeset_acquire_fini - cleanup acquire context
 211  * @ctx: the acquire context
 212  */
 213 void drm_modeset_acquire_fini(struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
 214 {
 215         ww_acquire_fini(&ctx->ww_ctx);
 216 }
 217 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_acquire_fini);
 218
 219 /**
 220  * drm_modeset_drop_locks - drop all locks
 221  * @ctx: the acquire context
 222  *
 223  * Drop all locks currently held against this acquire context.
 224  */
 225 void drm_modeset_drop_locks(struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
 226 {
 227         WARN_ON(ctx->contended);
 228         while (!list_empty(&ctx->locked)) {
 229                 struct drm_modeset_lock *lock;
 230
 231                 lock = list_first_entry(&ctx->locked,
 232                                 struct drm_modeset_lock, head);
 233
 234                 drm_modeset_unlock(lock);
 235         }
 236 }
 237 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_drop_locks);
 238
 239 static inline int modeset_lock(struct drm_modeset_lock *lock,
 240                 struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx,
 241                 bool interruptible, bool slow)
 242 {
 243         int ret;
 244
 245         WARN_ON(ctx->contended);
 246
 247         if (ctx->trylock_only) {
 248                 lockdep_assert_held(&ctx->ww_ctx);
 249
 250                 if (!ww_mutex_trylock(&lock->mutex))
 251                         return -EBUSY;
 252                 else
 253                         return 0;
 254         } else if (interruptible && slow) {
 255                 ret = ww_mutex_lock_slow_interruptible(&lock->mutex, &ctx->ww_ctx);
 256         } else if (interruptible) {
 257                 ret = ww_mutex_lock_interruptible(&lock->mutex, &ctx->ww_ctx);
 258         } else if (slow) {
 259                 ww_mutex_lock_slow(&lock->mutex, &ctx->ww_ctx);
 260                 ret = 0;
 261         } else {
 262                 ret = ww_mutex_lock(&lock->mutex, &ctx->ww_ctx);
 263         }
 264         if (!ret) {
 265                 WARN_ON(!list_empty(&lock->head));
 266                 list_add(&lock->head, &ctx->locked);
 267         } else if (ret == -EALREADY) {
 268                 /* we already hold the lock.. this is fine.  For atomic
 269                  * we will need to be able to drm_modeset_lock() things
 270                  * without having to keep track of what is already locked
 271                  * or not.
 272                  */
 273                 ret = 0;
 274         } else if (ret == -EDEADLK) {
 275                 ctx->contended = lock;
 276         }
 277
 278         return ret;
 279 }
 280
 281 /**
 282  * drm_modeset_backoff - deadlock avoidance backoff
 283  * @ctx: the acquire context
 284  *
 285  * If deadlock is detected (ie. drm_modeset_lock() returns -EDEADLK),
 286  * you must call this function to drop all currently held locks and
 287  * block until the contended lock becomes available.
 288  *
 289  * This function returns 0 on success, or -ERESTARTSYS if this context
 290  * is initialized with %DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE and the
 291  * wait has been interrupted.
 292  */
 293 int drm_modeset_backoff(struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
 294 {
 295         struct drm_modeset_lock *contended = ctx->contended;
 296
 297         ctx->contended = NULL;
 298
 299         if (WARN_ON(!contended))
 300                 return 0;
 301
 302         drm_modeset_drop_locks(ctx);
 303
 304         return modeset_lock(contended, ctx, ctx->interruptible, true);
 305 }
 306 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_backoff);
 307
 308 /**
 309  * drm_modeset_lock_init - initialize lock
 310  * @lock: lock to init
 311  */
 312 void drm_modeset_lock_init(struct drm_modeset_lock *lock)
 313 {
 314         ww_mutex_init(&lock->mutex, &crtc_ww_class);
 315         INIT_LIST_HEAD(&lock->head);
 316 }
 317 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_lock_init);
 318
 319 /**
 320  * drm_modeset_lock - take modeset lock
 321  * @lock: lock to take
 322  * @ctx: acquire ctx
 323  *
 324  * If @ctx is not NULL, then its ww acquire context is used and the
 325  * lock will be tracked by the context and can be released by calling
 326  * drm_modeset_drop_locks().  If -EDEADLK is returned, this means a
 327  * deadlock scenario has been detected and it is an error to attempt
 328  * to take any more locks without first calling drm_modeset_backoff().
 329  *
 330  * If the @ctx is not NULL and initialized with
 331  * %DRM_MODESET_ACQUIRE_INTERRUPTIBLE, this function will fail with
 332  * -ERESTARTSYS when interrupted.
 333  *
 334  * If @ctx is NULL then the function call behaves like a normal,
 335  * uninterruptible non-nesting mutex_lock() call.
 336  */
 337 int drm_modeset_lock(struct drm_modeset_lock *lock,
 338                 struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
 339 {
 340         if (ctx)
 341                 return modeset_lock(lock, ctx, ctx->interruptible, false);
 342
 343         ww_mutex_lock(&lock->mutex, NULL);
 344         return 0;
 345 }
 346 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_lock);
 347
 348 /**
 349  * drm_modeset_lock_single_interruptible - take a single modeset lock
 350  * @lock: lock to take
 351  *
 352  * This function behaves as drm_modeset_lock() with a NULL context,
 353  * but performs interruptible waits.
 354  *
 355  * This function returns 0 on success, or -ERESTARTSYS when interrupted.
 356  */
 357 int drm_modeset_lock_single_interruptible(struct drm_modeset_lock *lock)
 358 {
 359         return ww_mutex_lock_interruptible(&lock->mutex, NULL);
 360 }
 361 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_lock_single_interruptible);
 362
 363 /**
 364  * drm_modeset_unlock - drop modeset lock
 365  * @lock: lock to release
 366  */
 367 void drm_modeset_unlock(struct drm_modeset_lock *lock)
 368 {
 369         list_del_init(&lock->head);
 370         ww_mutex_unlock(&lock->mutex);
 371 }
 372 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_unlock);
 373
 374 /**
 375  * drm_modeset_lock_all_ctx - take all modeset locks
 376  * @dev: DRM device
 377  * @ctx: lock acquisition context
 378  *
 379  * This function takes all modeset locks, suitable where a more fine-grained
 380  * scheme isn't (yet) implemented.
 381  *
 382  * Unlike drm_modeset_lock_all(), it doesn't take the &drm_mode_config.mutex
 383  * since that lock isn't required for modeset state changes. Callers which
 384  * need to grab that lock too need to do so outside of the acquire context
 385  * @ctx.
 386  *
 387  * Locks acquired with this function should be released by calling the
 388  * drm_modeset_drop_locks() function on @ctx.
 389  *
 390  * See also: DRM_MODESET_LOCK_ALL_BEGIN() and DRM_MODESET_LOCK_ALL_END()
 391  *
 392  * Returns: 0 on success or a negative error-code on failure.
 393  */
 394 int drm_modeset_lock_all_ctx(struct drm_device *dev,
 395                              struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx)
 396 {
 397         struct drm_crtc *crtc;
 398         struct drm_plane *plane;
 399         int ret;
 400
 401         ret = drm_modeset_lock(&dev->mode_config.connection_mutex, ctx);
 402         if (ret)
 403                 return ret;
 404
 405         drm_for_each_crtc(crtc, dev) {
 406                 ret = drm_modeset_lock(&crtc->mutex, ctx);
 407                 if (ret)
 408                         return ret;
 409         }
 410
 411         drm_for_each_plane(plane, dev) {
 412                 ret = drm_modeset_lock(&plane->mutex, ctx);
 413                 if (ret)
 414                         return ret;
 415         }
 416
 417         return 0;
 418 }
 419 EXPORT_SYMBOL(drm_modeset_lock_all_ctx);