Merge drm/drm-next into drm-intel-gt-next
[linux-block.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_perf.c
1 /*
2  * Copyright © 2015-2016 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  * Authors:
24  *   Robert Bragg <robert@sixbynine.org>
25  */
26
27
28 /**
29  * DOC: i915 Perf Overview
30  *
31  * Gen graphics supports a large number of performance counters that can help
32  * driver and application developers understand and optimize their use of the
33  * GPU.
34  *
35  * This i915 perf interface enables userspace to configure and open a file
36  * descriptor representing a stream of GPU metrics which can then be read() as
37  * a stream of sample records.
38  *
39  * The interface is particularly suited to exposing buffered metrics that are
40  * captured by DMA from the GPU, unsynchronized with and unrelated to the CPU.
41  *
42  * Streams representing a single context are accessible to applications with a
43  * corresponding drm file descriptor, such that OpenGL can use the interface
44  * without special privileges. Access to system-wide metrics requires root
45  * privileges by default, unless changed via the dev.i915.perf_event_paranoid
46  * sysctl option.
47  *
48  */
49
50 /**
51  * DOC: i915 Perf History and Comparison with Core Perf
52  *
53  * The interface was initially inspired by the core Perf infrastructure but
54  * some notable differences are:
55  *
56  * i915 perf file descriptors represent a "stream" instead of an "event"; where
57  * a perf event primarily corresponds to a single 64bit value, while a stream
58  * might sample sets of tightly-coupled counters, depending on the
59  * configuration.  For example the Gen OA unit isn't designed to support
60  * orthogonal configurations of individual counters; it's configured for a set
61  * of related counters. Samples for an i915 perf stream capturing OA metrics
62  * will include a set of counter values packed in a compact HW specific format.
63  * The OA unit supports a number of different packing formats which can be
64  * selected by the user opening the stream. Perf has support for grouping
65  * events, but each event in the group is configured, validated and
66  * authenticated individually with separate system calls.
67  *
68  * i915 perf stream configurations are provided as an array of u64 (key,value)
69  * pairs, instead of a fixed struct with multiple miscellaneous config members,
70  * interleaved with event-type specific members.
71  *
72  * i915 perf doesn't support exposing metrics via an mmap'd circular buffer.
73  * The supported metrics are being written to memory by the GPU unsynchronized
74  * with the CPU, using HW specific packing formats for counter sets. Sometimes
75  * the constraints on HW configuration require reports to be filtered before it
76  * would be acceptable to expose them to unprivileged applications - to hide
77  * the metrics of other processes/contexts. For these use cases a read() based
78  * interface is a good fit, and provides an opportunity to filter data as it
79  * gets copied from the GPU mapped buffers to userspace buffers.
80  *
81  *
82  * Issues hit with first prototype based on Core Perf
83  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84  *
85  * The first prototype of this driver was based on the core perf
86  * infrastructure, and while we did make that mostly work, with some changes to
87  * perf, we found we were breaking or working around too many assumptions baked
88  * into perf's currently cpu centric design.
89  *
90  * In the end we didn't see a clear benefit to making perf's implementation and
91  * interface more complex by changing design assumptions while we knew we still
92  * wouldn't be able to use any existing perf based userspace tools.
93  *
94  * Also considering the Gen specific nature of the Observability hardware and
95  * how userspace will sometimes need to combine i915 perf OA metrics with
96  * side-band OA data captured via MI_REPORT_PERF_COUNT commands; we're
97  * expecting the interface to be used by a platform specific userspace such as
98  * OpenGL or tools. This is to say; we aren't inherently missing out on having
99  * a standard vendor/architecture agnostic interface by not using perf.
100  *
101  *
102  * For posterity, in case we might re-visit trying to adapt core perf to be
103  * better suited to exposing i915 metrics these were the main pain points we
104  * hit:
105  *
106  * - The perf based OA PMU driver broke some significant design assumptions:
107  *
108  *   Existing perf pmus are used for profiling work on a cpu and we were
109  *   introducing the idea of _IS_DEVICE pmus with different security
110  *   implications, the need to fake cpu-related data (such as user/kernel
111  *   registers) to fit with perf's current design, and adding _DEVICE records
112  *   as a way to forward device-specific status records.
113  *
114  *   The OA unit writes reports of counters into a circular buffer, without
115  *   involvement from the CPU, making our PMU driver the first of a kind.
116  *
117  *   Given the way we were periodically forward data from the GPU-mapped, OA
118  *   buffer to perf's buffer, those bursts of sample writes looked to perf like
119  *   we were sampling too fast and so we had to subvert its throttling checks.
120  *
121  *   Perf supports groups of counters and allows those to be read via
122  *   transactions internally but transactions currently seem designed to be
123  *   explicitly initiated from the cpu (say in response to a userspace read())
124  *   and while we could pull a report out of the OA buffer we can't
125  *   trigger a report from the cpu on demand.
126  *
127  *   Related to being report based; the OA counters are configured in HW as a
128  *   set while perf generally expects counter configurations to be orthogonal.
129  *   Although counters can be associated with a group leader as they are
130  *   opened, there's no clear precedent for being able to provide group-wide
131  *   configuration attributes (for example we want to let userspace choose the
132  *   OA unit report format used to capture all counters in a set, or specify a
133  *   GPU context to filter metrics on). We avoided using perf's grouping
134  *   feature and forwarded OA reports to userspace via perf's 'raw' sample
135  *   field. This suited our userspace well considering how coupled the counters
136  *   are when dealing with normalizing. It would be inconvenient to split
137  *   counters up into separate events, only to require userspace to recombine
138  *   them. For Mesa it's also convenient to be forwarded raw, periodic reports
139  *   for combining with the side-band raw reports it captures using
140  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands.
141  *
142  *   - As a side note on perf's grouping feature; there was also some concern
143  *     that using PERF_FORMAT_GROUP as a way to pack together counter values
144  *     would quite drastically inflate our sample sizes, which would likely
145  *     lower the effective sampling resolutions we could use when the available
146  *     memory bandwidth is limited.
147  *
148  *     With the OA unit's report formats, counters are packed together as 32
149  *     or 40bit values, with the largest report size being 256 bytes.
150  *
151  *     PERF_FORMAT_GROUP values are 64bit, but there doesn't appear to be a
152  *     documented ordering to the values, implying PERF_FORMAT_ID must also be
153  *     used to add a 64bit ID before each value; giving 16 bytes per counter.
154  *
155  *   Related to counter orthogonality; we can't time share the OA unit, while
156  *   event scheduling is a central design idea within perf for allowing
157  *   userspace to open + enable more events than can be configured in HW at any
158  *   one time.  The OA unit is not designed to allow re-configuration while in
159  *   use. We can't reconfigure the OA unit without losing internal OA unit
160  *   state which we can't access explicitly to save and restore. Reconfiguring
161  *   the OA unit is also relatively slow, involving ~100 register writes. From
162  *   userspace Mesa also depends on a stable OA configuration when emitting
163  *   MI_REPORT_PERF_COUNT commands and importantly the OA unit can't be
164  *   disabled while there are outstanding MI_RPC commands lest we hang the
165  *   command streamer.
166  *
167  *   The contents of sample records aren't extensible by device drivers (i.e.
168  *   the sample_type bits). As an example; Sourab Gupta had been looking to
169  *   attach GPU timestamps to our OA samples. We were shoehorning OA reports
170  *   into sample records by using the 'raw' field, but it's tricky to pack more
171  *   than one thing into this field because events/core.c currently only lets a
172  *   pmu give a single raw data pointer plus len which will be copied into the
173  *   ring buffer. To include more than the OA report we'd have to copy the
174  *   report into an intermediate larger buffer. I'd been considering allowing a
175  *   vector of data+len values to be specified for copying the raw data, but
176  *   it felt like a kludge to being using the raw field for this purpose.
177  *
178  * - It felt like our perf based PMU was making some technical compromises
179  *   just for the sake of using perf:
180  *
181  *   perf_event_open() requires events to either relate to a pid or a specific
182  *   cpu core, while our device pmu related to neither.  Events opened with a
183  *   pid will be automatically enabled/disabled according to the scheduling of
184  *   that process - so not appropriate for us. When an event is related to a
185  *   cpu id, perf ensures pmu methods will be invoked via an inter process
186  *   interrupt on that core. To avoid invasive changes our userspace opened OA
187  *   perf events for a specific cpu. This was workable but it meant the
188  *   majority of the OA driver ran in atomic context, including all OA report
189  *   forwarding, which wasn't really necessary in our case and seems to make
190  *   our locking requirements somewhat complex as we handled the interaction
191  *   with the rest of the i915 driver.
192  */
193
194 #include <linux/anon_inodes.h>
195 #include <linux/sizes.h>
196 #include <linux/uuid.h>
197
198 #include "gem/i915_gem_context.h"
199 #include "gt/intel_engine_pm.h"
200 #include "gt/intel_engine_user.h"
201 #include "gt/intel_execlists_submission.h"
202 #include "gt/intel_gpu_commands.h"
203 #include "gt/intel_gt.h"
204 #include "gt/intel_gt_clock_utils.h"
205 #include "gt/intel_lrc.h"
206 #include "gt/intel_ring.h"
207
208 #include "i915_drv.h"
209 #include "i915_perf.h"
210
211 /* HW requires this to be a power of two, between 128k and 16M, though driver
212  * is currently generally designed assuming the largest 16M size is used such
213  * that the overflow cases are unlikely in normal operation.
214  */
215 #define OA_BUFFER_SIZE          SZ_16M
216
217 #define OA_TAKEN(tail, head)    ((tail - head) & (OA_BUFFER_SIZE - 1))
218
219 /**
220  * DOC: OA Tail Pointer Race
221  *
222  * There's a HW race condition between OA unit tail pointer register updates and
223  * writes to memory whereby the tail pointer can sometimes get ahead of what's
224  * been written out to the OA buffer so far (in terms of what's visible to the
225  * CPU).
226  *
227  * Although this can be observed explicitly while copying reports to userspace
228  * by checking for a zeroed report-id field in tail reports, we want to account
229  * for this earlier, as part of the oa_buffer_check_unlocked to avoid lots of
230  * redundant read() attempts.
231  *
232  * We workaround this issue in oa_buffer_check_unlocked() by reading the reports
233  * in the OA buffer, starting from the tail reported by the HW until we find a
234  * report with its first 2 dwords not 0 meaning its previous report is
235  * completely in memory and ready to be read. Those dwords are also set to 0
236  * once read and the whole buffer is cleared upon OA buffer initialization. The
237  * first dword is the reason for this report while the second is the timestamp,
238  * making the chances of having those 2 fields at 0 fairly unlikely. A more
239  * detailed explanation is available in oa_buffer_check_unlocked().
240  *
241  * Most of the implementation details for this workaround are in
242  * oa_buffer_check_unlocked() and _append_oa_reports()
243  *
244  * Note for posterity: previously the driver used to define an effective tail
245  * pointer that lagged the real pointer by a 'tail margin' measured in bytes
246  * derived from %OA_TAIL_MARGIN_NSEC and the configured sampling frequency.
247  * This was flawed considering that the OA unit may also automatically generate
248  * non-periodic reports (such as on context switch) or the OA unit may be
249  * enabled without any periodic sampling.
250  */
251 #define OA_TAIL_MARGIN_NSEC     100000ULL
252 #define INVALID_TAIL_PTR        0xffffffff
253
254 /* The default frequency for checking whether the OA unit has written new
255  * reports to the circular OA buffer...
256  */
257 #define DEFAULT_POLL_FREQUENCY_HZ 200
258 #define DEFAULT_POLL_PERIOD_NS (NSEC_PER_SEC / DEFAULT_POLL_FREQUENCY_HZ)
259
260 /* for sysctl proc_dointvec_minmax of dev.i915.perf_stream_paranoid */
261 static u32 i915_perf_stream_paranoid = true;
262
263 /* The maximum exponent the hardware accepts is 63 (essentially it selects one
264  * of the 64bit timestamp bits to trigger reports from) but there's currently
265  * no known use case for sampling as infrequently as once per 47 thousand years.
266  *
267  * Since the timestamps included in OA reports are only 32bits it seems
268  * reasonable to limit the OA exponent where it's still possible to account for
269  * overflow in OA report timestamps.
270  */
271 #define OA_EXPONENT_MAX 31
272
273 #define INVALID_CTX_ID 0xffffffff
274
275 /* On Gen8+ automatically triggered OA reports include a 'reason' field... */
276 #define OAREPORT_REASON_MASK           0x3f
277 #define OAREPORT_REASON_MASK_EXTENDED  0x7f
278 #define OAREPORT_REASON_SHIFT          19
279 #define OAREPORT_REASON_TIMER          (1<<0)
280 #define OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH     (1<<3)
281 #define OAREPORT_REASON_CLK_RATIO      (1<<5)
282
283
284 /* For sysctl proc_dointvec_minmax of i915_oa_max_sample_rate
285  *
286  * The highest sampling frequency we can theoretically program the OA unit
287  * with is always half the timestamp frequency: E.g. 6.25Mhz for Haswell.
288  *
289  * Initialized just before we register the sysctl parameter.
290  */
291 static int oa_sample_rate_hard_limit;
292
293 /* Theoretically we can program the OA unit to sample every 160ns but don't
294  * allow that by default unless root...
295  *
296  * The default threshold of 100000Hz is based on perf's similar
297  * kernel.perf_event_max_sample_rate sysctl parameter.
298  */
299 static u32 i915_oa_max_sample_rate = 100000;
300
301 /* XXX: beware if future OA HW adds new report formats that the current
302  * code assumes all reports have a power-of-two size and ~(size - 1) can
303  * be used as a mask to align the OA tail pointer.
304  */
305 static const struct i915_oa_format oa_formats[I915_OA_FORMAT_MAX] = {
306         [I915_OA_FORMAT_A13]        = { 0, 64 },
307         [I915_OA_FORMAT_A29]        = { 1, 128 },
308         [I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8]  = { 2, 128 },
309         /* A29_B8_C8 Disallowed as 192 bytes doesn't factor into buffer size */
310         [I915_OA_FORMAT_B4_C8]      = { 4, 64 },
311         [I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8]  = { 5, 256 },
312         [I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16]  = { 6, 128 },
313         [I915_OA_FORMAT_C4_B8]      = { 7, 64 },
314         [I915_OA_FORMAT_A12]                = { 0, 64 },
315         [I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8]          = { 2, 128 },
316         [I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8] = { 5, 256 },
317 };
318
319 #define SAMPLE_OA_REPORT      (1<<0)
320
321 /**
322  * struct perf_open_properties - for validated properties given to open a stream
323  * @sample_flags: `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*` properties are tracked as flags
324  * @single_context: Whether a single or all gpu contexts should be monitored
325  * @hold_preemption: Whether the preemption is disabled for the filtered
326  *                   context
327  * @ctx_handle: A gem ctx handle for use with @single_context
328  * @metrics_set: An ID for an OA unit metric set advertised via sysfs
329  * @oa_format: An OA unit HW report format
330  * @oa_periodic: Whether to enable periodic OA unit sampling
331  * @oa_period_exponent: The OA unit sampling period is derived from this
332  * @engine: The engine (typically rcs0) being monitored by the OA unit
333  * @has_sseu: Whether @sseu was specified by userspace
334  * @sseu: internal SSEU configuration computed either from the userspace
335  *        specified configuration in the opening parameters or a default value
336  *        (see get_default_sseu_config())
337  * @poll_oa_period: The period in nanoseconds at which the CPU will check for OA
338  * data availability
339  *
340  * As read_properties_unlocked() enumerates and validates the properties given
341  * to open a stream of metrics the configuration is built up in the structure
342  * which starts out zero initialized.
343  */
344 struct perf_open_properties {
345         u32 sample_flags;
346
347         u64 single_context:1;
348         u64 hold_preemption:1;
349         u64 ctx_handle;
350
351         /* OA sampling state */
352         int metrics_set;
353         int oa_format;
354         bool oa_periodic;
355         int oa_period_exponent;
356
357         struct intel_engine_cs *engine;
358
359         bool has_sseu;
360         struct intel_sseu sseu;
361
362         u64 poll_oa_period;
363 };
364
365 struct i915_oa_config_bo {
366         struct llist_node node;
367
368         struct i915_oa_config *oa_config;
369         struct i915_vma *vma;
370 };
371
372 static struct ctl_table_header *sysctl_header;
373
374 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer);
375
376 void i915_oa_config_release(struct kref *ref)
377 {
378         struct i915_oa_config *oa_config =
379                 container_of(ref, typeof(*oa_config), ref);
380
381         kfree(oa_config->flex_regs);
382         kfree(oa_config->b_counter_regs);
383         kfree(oa_config->mux_regs);
384
385         kfree_rcu(oa_config, rcu);
386 }
387
388 struct i915_oa_config *
389 i915_perf_get_oa_config(struct i915_perf *perf, int metrics_set)
390 {
391         struct i915_oa_config *oa_config;
392
393         rcu_read_lock();
394         oa_config = idr_find(&perf->metrics_idr, metrics_set);
395         if (oa_config)
396                 oa_config = i915_oa_config_get(oa_config);
397         rcu_read_unlock();
398
399         return oa_config;
400 }
401
402 static void free_oa_config_bo(struct i915_oa_config_bo *oa_bo)
403 {
404         i915_oa_config_put(oa_bo->oa_config);
405         i915_vma_put(oa_bo->vma);
406         kfree(oa_bo);
407 }
408
409 static u32 gen12_oa_hw_tail_read(struct i915_perf_stream *stream)
410 {
411         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
412
413         return intel_uncore_read(uncore, GEN12_OAG_OATAILPTR) &
414                GEN12_OAG_OATAILPTR_MASK;
415 }
416
417 static u32 gen8_oa_hw_tail_read(struct i915_perf_stream *stream)
418 {
419         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
420
421         return intel_uncore_read(uncore, GEN8_OATAILPTR) & GEN8_OATAILPTR_MASK;
422 }
423
424 static u32 gen7_oa_hw_tail_read(struct i915_perf_stream *stream)
425 {
426         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
427         u32 oastatus1 = intel_uncore_read(uncore, GEN7_OASTATUS1);
428
429         return oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_TAIL_MASK;
430 }
431
432 /**
433  * oa_buffer_check_unlocked - check for data and update tail ptr state
434  * @stream: i915 stream instance
435  *
436  * This is either called via fops (for blocking reads in user ctx) or the poll
437  * check hrtimer (atomic ctx) to check the OA buffer tail pointer and check
438  * if there is data available for userspace to read.
439  *
440  * This function is central to providing a workaround for the OA unit tail
441  * pointer having a race with respect to what data is visible to the CPU.
442  * It is responsible for reading tail pointers from the hardware and giving
443  * the pointers time to 'age' before they are made available for reading.
444  * (See description of OA_TAIL_MARGIN_NSEC above for further details.)
445  *
446  * Besides returning true when there is data available to read() this function
447  * also updates the tail, aging_tail and aging_timestamp in the oa_buffer
448  * object.
449  *
450  * Note: It's safe to read OA config state here unlocked, assuming that this is
451  * only called while the stream is enabled, while the global OA configuration
452  * can't be modified.
453  *
454  * Returns: %true if the OA buffer contains data, else %false
455  */
456 static bool oa_buffer_check_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
457 {
458         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
459         int report_size = stream->oa_buffer.format_size;
460         unsigned long flags;
461         bool pollin;
462         u32 hw_tail;
463         u64 now;
464
465         /* We have to consider the (unlikely) possibility that read() errors
466          * could result in an OA buffer reset which might reset the head and
467          * tail state.
468          */
469         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
470
471         hw_tail = stream->perf->ops.oa_hw_tail_read(stream);
472
473         /* The tail pointer increases in 64 byte increments,
474          * not in report_size steps...
475          */
476         hw_tail &= ~(report_size - 1);
477
478         now = ktime_get_mono_fast_ns();
479
480         if (hw_tail == stream->oa_buffer.aging_tail &&
481             (now - stream->oa_buffer.aging_timestamp) > OA_TAIL_MARGIN_NSEC) {
482                 /* If the HW tail hasn't move since the last check and the HW
483                  * tail has been aging for long enough, declare it the new
484                  * tail.
485                  */
486                 stream->oa_buffer.tail = stream->oa_buffer.aging_tail;
487         } else {
488                 u32 head, tail, aged_tail;
489
490                 /* NB: The head we observe here might effectively be a little
491                  * out of date. If a read() is in progress, the head could be
492                  * anywhere between this head and stream->oa_buffer.tail.
493                  */
494                 head = stream->oa_buffer.head - gtt_offset;
495                 aged_tail = stream->oa_buffer.tail - gtt_offset;
496
497                 hw_tail -= gtt_offset;
498                 tail = hw_tail;
499
500                 /* Walk the stream backward until we find a report with dword 0
501                  * & 1 not at 0. Since the circular buffer pointers progress by
502                  * increments of 64 bytes and that reports can be up to 256
503                  * bytes long, we can't tell whether a report has fully landed
504                  * in memory before the first 2 dwords of the following report
505                  * have effectively landed.
506                  *
507                  * This is assuming that the writes of the OA unit land in
508                  * memory in the order they were written to.
509                  * If not : (╯°□°)╯︵ ┻━┻
510                  */
511                 while (OA_TAKEN(tail, aged_tail) >= report_size) {
512                         u32 *report32 = (void *)(stream->oa_buffer.vaddr + tail);
513
514                         if (report32[0] != 0 || report32[1] != 0)
515                                 break;
516
517                         tail = (tail - report_size) & (OA_BUFFER_SIZE - 1);
518                 }
519
520                 if (OA_TAKEN(hw_tail, tail) > report_size &&
521                     __ratelimit(&stream->perf->tail_pointer_race))
522                         DRM_NOTE("unlanded report(s) head=0x%x "
523                                  "tail=0x%x hw_tail=0x%x\n",
524                                  head, tail, hw_tail);
525
526                 stream->oa_buffer.tail = gtt_offset + tail;
527                 stream->oa_buffer.aging_tail = gtt_offset + hw_tail;
528                 stream->oa_buffer.aging_timestamp = now;
529         }
530
531         pollin = OA_TAKEN(stream->oa_buffer.tail - gtt_offset,
532                           stream->oa_buffer.head - gtt_offset) >= report_size;
533
534         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
535
536         return pollin;
537 }
538
539 /**
540  * append_oa_status - Appends a status record to a userspace read() buffer.
541  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
542  * @buf: destination buffer given by userspace
543  * @count: the number of bytes userspace wants to read
544  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
545  * @type: The kind of status to report to userspace
546  *
547  * Writes a status record (such as `DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST`)
548  * into the userspace read() buffer.
549  *
550  * The @buf @offset will only be updated on success.
551  *
552  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
553  */
554 static int append_oa_status(struct i915_perf_stream *stream,
555                             char __user *buf,
556                             size_t count,
557                             size_t *offset,
558                             enum drm_i915_perf_record_type type)
559 {
560         struct drm_i915_perf_record_header header = { type, 0, sizeof(header) };
561
562         if ((count - *offset) < header.size)
563                 return -ENOSPC;
564
565         if (copy_to_user(buf + *offset, &header, sizeof(header)))
566                 return -EFAULT;
567
568         (*offset) += header.size;
569
570         return 0;
571 }
572
573 /**
574  * append_oa_sample - Copies single OA report into userspace read() buffer.
575  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
576  * @buf: destination buffer given by userspace
577  * @count: the number of bytes userspace wants to read
578  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
579  * @report: A single OA report to (optionally) include as part of the sample
580  *
581  * The contents of a sample are configured through `DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_*`
582  * properties when opening a stream, tracked as `stream->sample_flags`. This
583  * function copies the requested components of a single sample to the given
584  * read() @buf.
585  *
586  * The @buf @offset will only be updated on success.
587  *
588  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
589  */
590 static int append_oa_sample(struct i915_perf_stream *stream,
591                             char __user *buf,
592                             size_t count,
593                             size_t *offset,
594                             const u8 *report)
595 {
596         int report_size = stream->oa_buffer.format_size;
597         struct drm_i915_perf_record_header header;
598
599         header.type = DRM_I915_PERF_RECORD_SAMPLE;
600         header.pad = 0;
601         header.size = stream->sample_size;
602
603         if ((count - *offset) < header.size)
604                 return -ENOSPC;
605
606         buf += *offset;
607         if (copy_to_user(buf, &header, sizeof(header)))
608                 return -EFAULT;
609         buf += sizeof(header);
610
611         if (copy_to_user(buf, report, report_size))
612                 return -EFAULT;
613
614         (*offset) += header.size;
615
616         return 0;
617 }
618
619 /**
620  * gen8_append_oa_reports - Copies all buffered OA reports into
621  *                          userspace read() buffer.
622  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
623  * @buf: destination buffer given by userspace
624  * @count: the number of bytes userspace wants to read
625  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
626  *
627  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
628  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
629  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
630  * to decide if the error should be squashed before returning to
631  * userspace.
632  *
633  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
634  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
635  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
636  * Gen PRM naming convention.
637  *
638  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
639  */
640 static int gen8_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
641                                   char __user *buf,
642                                   size_t count,
643                                   size_t *offset)
644 {
645         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
646         int report_size = stream->oa_buffer.format_size;
647         u8 *oa_buf_base = stream->oa_buffer.vaddr;
648         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
649         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
650         size_t start_offset = *offset;
651         unsigned long flags;
652         u32 head, tail;
653         u32 taken;
654         int ret = 0;
655
656         if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm, !stream->enabled))
657                 return -EIO;
658
659         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
660
661         head = stream->oa_buffer.head;
662         tail = stream->oa_buffer.tail;
663
664         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
665
666         /*
667          * NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
668          * while indexing relative to oa_buf_base.
669          */
670         head -= gtt_offset;
671         tail -= gtt_offset;
672
673         /*
674          * An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
675          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
676          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
677          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
678          * all a power of two).
679          */
680         if (drm_WARN_ONCE(&uncore->i915->drm,
681                           head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
682                           tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
683                           "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
684                           head, tail))
685                 return -EIO;
686
687
688         for (/* none */;
689              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
690              head = (head + report_size) & mask) {
691                 u8 *report = oa_buf_base + head;
692                 u32 *report32 = (void *)report;
693                 u32 ctx_id;
694                 u32 reason;
695
696                 /*
697                  * All the report sizes factor neatly into the buffer
698                  * size so we never expect to see a report split
699                  * between the beginning and end of the buffer.
700                  *
701                  * Given the initial alignment check a misalignment
702                  * here would imply a driver bug that would result
703                  * in an overrun.
704                  */
705                 if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm,
706                                 (OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
707                         drm_err(&uncore->i915->drm,
708                                 "Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
709                         break;
710                 }
711
712                 /*
713                  * The reason field includes flags identifying what
714                  * triggered this specific report (mostly timer
715                  * triggered or e.g. due to a context switch).
716                  *
717                  * This field is never expected to be zero so we can
718                  * check that the report isn't invalid before copying
719                  * it to userspace...
720                  */
721                 reason = ((report32[0] >> OAREPORT_REASON_SHIFT) &
722                           (GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) == 12 ?
723                            OAREPORT_REASON_MASK_EXTENDED :
724                            OAREPORT_REASON_MASK));
725
726                 ctx_id = report32[2] & stream->specific_ctx_id_mask;
727
728                 /*
729                  * Squash whatever is in the CTX_ID field if it's marked as
730                  * invalid to be sure we avoid false-positive, single-context
731                  * filtering below...
732                  *
733                  * Note: that we don't clear the valid_ctx_bit so userspace can
734                  * understand that the ID has been squashed by the kernel.
735                  */
736                 if (!(report32[0] & stream->perf->gen8_valid_ctx_bit) &&
737                     GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) <= 11)
738                         ctx_id = report32[2] = INVALID_CTX_ID;
739
740                 /*
741                  * NB: For Gen 8 the OA unit no longer supports clock gating
742                  * off for a specific context and the kernel can't securely
743                  * stop the counters from updating as system-wide / global
744                  * values.
745                  *
746                  * Automatic reports now include a context ID so reports can be
747                  * filtered on the cpu but it's not worth trying to
748                  * automatically subtract/hide counter progress for other
749                  * contexts while filtering since we can't stop userspace
750                  * issuing MI_REPORT_PERF_COUNT commands which would still
751                  * provide a side-band view of the real values.
752                  *
753                  * To allow userspace (such as Mesa/GL_INTEL_performance_query)
754                  * to normalize counters for a single filtered context then it
755                  * needs be forwarded bookend context-switch reports so that it
756                  * can track switches in between MI_REPORT_PERF_COUNT commands
757                  * and can itself subtract/ignore the progress of counters
758                  * associated with other contexts. Note that the hardware
759                  * automatically triggers reports when switching to a new
760                  * context which are tagged with the ID of the newly active
761                  * context. To avoid the complexity (and likely fragility) of
762                  * reading ahead while parsing reports to try and minimize
763                  * forwarding redundant context switch reports (i.e. between
764                  * other, unrelated contexts) we simply elect to forward them
765                  * all.
766                  *
767                  * We don't rely solely on the reason field to identify context
768                  * switches since it's not-uncommon for periodic samples to
769                  * identify a switch before any 'context switch' report.
770                  */
771                 if (!stream->perf->exclusive_stream->ctx ||
772                     stream->specific_ctx_id == ctx_id ||
773                     stream->oa_buffer.last_ctx_id == stream->specific_ctx_id ||
774                     reason & OAREPORT_REASON_CTX_SWITCH) {
775
776                         /*
777                          * While filtering for a single context we avoid
778                          * leaking the IDs of other contexts.
779                          */
780                         if (stream->perf->exclusive_stream->ctx &&
781                             stream->specific_ctx_id != ctx_id) {
782                                 report32[2] = INVALID_CTX_ID;
783                         }
784
785                         ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset,
786                                                report);
787                         if (ret)
788                                 break;
789
790                         stream->oa_buffer.last_ctx_id = ctx_id;
791                 }
792
793                 /*
794                  * Clear out the first 2 dword as a mean to detect unlanded
795                  * reports.
796                  */
797                 report32[0] = 0;
798                 report32[1] = 0;
799         }
800
801         if (start_offset != *offset) {
802                 i915_reg_t oaheadptr;
803
804                 oaheadptr = GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) == 12 ?
805                             GEN12_OAG_OAHEADPTR : GEN8_OAHEADPTR;
806
807                 spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
808
809                 /*
810                  * We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
811                  * relative to oa_buf_base so put back here...
812                  */
813                 head += gtt_offset;
814                 intel_uncore_write(uncore, oaheadptr,
815                                    head & GEN12_OAG_OAHEADPTR_MASK);
816                 stream->oa_buffer.head = head;
817
818                 spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
819         }
820
821         return ret;
822 }
823
824 /**
825  * gen8_oa_read - copy status records then buffered OA reports
826  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
827  * @buf: destination buffer given by userspace
828  * @count: the number of bytes userspace wants to read
829  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
830  *
831  * Checks OA unit status registers and if necessary appends corresponding
832  * status records for userspace (such as for a buffer full condition) and then
833  * initiate appending any buffered OA reports.
834  *
835  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
836  * the userspace buffer.
837  *
838  * NB: some data may be successfully copied to the userspace buffer
839  * even if an error is returned, and this is reflected in the
840  * updated @offset.
841  *
842  * Returns: zero on success or a negative error code
843  */
844 static int gen8_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
845                         char __user *buf,
846                         size_t count,
847                         size_t *offset)
848 {
849         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
850         u32 oastatus;
851         i915_reg_t oastatus_reg;
852         int ret;
853
854         if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm, !stream->oa_buffer.vaddr))
855                 return -EIO;
856
857         oastatus_reg = GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) == 12 ?
858                        GEN12_OAG_OASTATUS : GEN8_OASTATUS;
859
860         oastatus = intel_uncore_read(uncore, oastatus_reg);
861
862         /*
863          * We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
864          *
865          * Although theoretically we could handle this more gracefully
866          * sometimes, some Gens don't correctly suppress certain
867          * automatically triggered reports in this condition and so we
868          * have to assume that old reports are now being trampled
869          * over.
870          *
871          * Considering how we don't currently give userspace control
872          * over the OA buffer size and always configure a large 16MB
873          * buffer, then a buffer overflow does anyway likely indicate
874          * that something has gone quite badly wrong.
875          */
876         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_OABUFFER_OVERFLOW) {
877                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
878                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
879                 if (ret)
880                         return ret;
881
882                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
883                           stream->period_exponent);
884
885                 stream->perf->ops.oa_disable(stream);
886                 stream->perf->ops.oa_enable(stream);
887
888                 /*
889                  * Note: .oa_enable() is expected to re-init the oabuffer and
890                  * reset GEN8_OASTATUS for us
891                  */
892                 oastatus = intel_uncore_read(uncore, oastatus_reg);
893         }
894
895         if (oastatus & GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST) {
896                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
897                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
898                 if (ret)
899                         return ret;
900
901                 intel_uncore_rmw(uncore, oastatus_reg,
902                                  GEN8_OASTATUS_COUNTER_OVERFLOW |
903                                  GEN8_OASTATUS_REPORT_LOST,
904                                  IS_GRAPHICS_VER(uncore->i915, 8, 11) ?
905                                  (GEN8_OASTATUS_HEAD_POINTER_WRAP |
906                                   GEN8_OASTATUS_TAIL_POINTER_WRAP) : 0);
907         }
908
909         return gen8_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
910 }
911
912 /**
913  * gen7_append_oa_reports - Copies all buffered OA reports into
914  *                          userspace read() buffer.
915  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
916  * @buf: destination buffer given by userspace
917  * @count: the number of bytes userspace wants to read
918  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
919  *
920  * Notably any error condition resulting in a short read (-%ENOSPC or
921  * -%EFAULT) will be returned even though one or more records may
922  * have been successfully copied. In this case it's up to the caller
923  * to decide if the error should be squashed before returning to
924  * userspace.
925  *
926  * Note: reports are consumed from the head, and appended to the
927  * tail, so the tail chases the head?... If you think that's mad
928  * and back-to-front you're not alone, but this follows the
929  * Gen PRM naming convention.
930  *
931  * Returns: 0 on success, negative error code on failure.
932  */
933 static int gen7_append_oa_reports(struct i915_perf_stream *stream,
934                                   char __user *buf,
935                                   size_t count,
936                                   size_t *offset)
937 {
938         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
939         int report_size = stream->oa_buffer.format_size;
940         u8 *oa_buf_base = stream->oa_buffer.vaddr;
941         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
942         u32 mask = (OA_BUFFER_SIZE - 1);
943         size_t start_offset = *offset;
944         unsigned long flags;
945         u32 head, tail;
946         u32 taken;
947         int ret = 0;
948
949         if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm, !stream->enabled))
950                 return -EIO;
951
952         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
953
954         head = stream->oa_buffer.head;
955         tail = stream->oa_buffer.tail;
956
957         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
958
959         /* NB: oa_buffer.head/tail include the gtt_offset which we don't want
960          * while indexing relative to oa_buf_base.
961          */
962         head -= gtt_offset;
963         tail -= gtt_offset;
964
965         /* An out of bounds or misaligned head or tail pointer implies a driver
966          * bug since we validate + align the tail pointers we read from the
967          * hardware and we are in full control of the head pointer which should
968          * only be incremented by multiples of the report size (notably also
969          * all a power of two).
970          */
971         if (drm_WARN_ONCE(&uncore->i915->drm,
972                           head > OA_BUFFER_SIZE || head % report_size ||
973                           tail > OA_BUFFER_SIZE || tail % report_size,
974                           "Inconsistent OA buffer pointers: head = %u, tail = %u\n",
975                           head, tail))
976                 return -EIO;
977
978
979         for (/* none */;
980              (taken = OA_TAKEN(tail, head));
981              head = (head + report_size) & mask) {
982                 u8 *report = oa_buf_base + head;
983                 u32 *report32 = (void *)report;
984
985                 /* All the report sizes factor neatly into the buffer
986                  * size so we never expect to see a report split
987                  * between the beginning and end of the buffer.
988                  *
989                  * Given the initial alignment check a misalignment
990                  * here would imply a driver bug that would result
991                  * in an overrun.
992                  */
993                 if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm,
994                                 (OA_BUFFER_SIZE - head) < report_size)) {
995                         drm_err(&uncore->i915->drm,
996                                 "Spurious OA head ptr: non-integral report offset\n");
997                         break;
998                 }
999
1000                 /* The report-ID field for periodic samples includes
1001                  * some undocumented flags related to what triggered
1002                  * the report and is never expected to be zero so we
1003                  * can check that the report isn't invalid before
1004                  * copying it to userspace...
1005                  */
1006                 if (report32[0] == 0) {
1007                         if (__ratelimit(&stream->perf->spurious_report_rs))
1008                                 DRM_NOTE("Skipping spurious, invalid OA report\n");
1009                         continue;
1010                 }
1011
1012                 ret = append_oa_sample(stream, buf, count, offset, report);
1013                 if (ret)
1014                         break;
1015
1016                 /* Clear out the first 2 dwords as a mean to detect unlanded
1017                  * reports.
1018                  */
1019                 report32[0] = 0;
1020                 report32[1] = 0;
1021         }
1022
1023         if (start_offset != *offset) {
1024                 spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1025
1026                 /* We removed the gtt_offset for the copy loop above, indexing
1027                  * relative to oa_buf_base so put back here...
1028                  */
1029                 head += gtt_offset;
1030
1031                 intel_uncore_write(uncore, GEN7_OASTATUS2,
1032                                    (head & GEN7_OASTATUS2_HEAD_MASK) |
1033                                    GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT);
1034                 stream->oa_buffer.head = head;
1035
1036                 spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1037         }
1038
1039         return ret;
1040 }
1041
1042 /**
1043  * gen7_oa_read - copy status records then buffered OA reports
1044  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1045  * @buf: destination buffer given by userspace
1046  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1047  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1048  *
1049  * Checks Gen 7 specific OA unit status registers and if necessary appends
1050  * corresponding status records for userspace (such as for a buffer full
1051  * condition) and then initiate appending any buffered OA reports.
1052  *
1053  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1054  * the userspace buffer.
1055  *
1056  * Returns: zero on success or a negative error code
1057  */
1058 static int gen7_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1059                         char __user *buf,
1060                         size_t count,
1061                         size_t *offset)
1062 {
1063         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
1064         u32 oastatus1;
1065         int ret;
1066
1067         if (drm_WARN_ON(&uncore->i915->drm, !stream->oa_buffer.vaddr))
1068                 return -EIO;
1069
1070         oastatus1 = intel_uncore_read(uncore, GEN7_OASTATUS1);
1071
1072         /* XXX: On Haswell we don't have a safe way to clear oastatus1
1073          * bits while the OA unit is enabled (while the tail pointer
1074          * may be updated asynchronously) so we ignore status bits
1075          * that have already been reported to userspace.
1076          */
1077         oastatus1 &= ~stream->perf->gen7_latched_oastatus1;
1078
1079         /* We treat OABUFFER_OVERFLOW as a significant error:
1080          *
1081          * - The status can be interpreted to mean that the buffer is
1082          *   currently full (with a higher precedence than OA_TAKEN()
1083          *   which will start to report a near-empty buffer after an
1084          *   overflow) but it's awkward that we can't clear the status
1085          *   on Haswell, so without a reset we won't be able to catch
1086          *   the state again.
1087          *
1088          * - Since it also implies the HW has started overwriting old
1089          *   reports it may also affect our sanity checks for invalid
1090          *   reports when copying to userspace that assume new reports
1091          *   are being written to cleared memory.
1092          *
1093          * - In the future we may want to introduce a flight recorder
1094          *   mode where the driver will automatically maintain a safe
1095          *   guard band between head/tail, avoiding this overflow
1096          *   condition, but we avoid the added driver complexity for
1097          *   now.
1098          */
1099         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_OABUFFER_OVERFLOW)) {
1100                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1101                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_BUFFER_LOST);
1102                 if (ret)
1103                         return ret;
1104
1105                 DRM_DEBUG("OA buffer overflow (exponent = %d): force restart\n",
1106                           stream->period_exponent);
1107
1108                 stream->perf->ops.oa_disable(stream);
1109                 stream->perf->ops.oa_enable(stream);
1110
1111                 oastatus1 = intel_uncore_read(uncore, GEN7_OASTATUS1);
1112         }
1113
1114         if (unlikely(oastatus1 & GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST)) {
1115                 ret = append_oa_status(stream, buf, count, offset,
1116                                        DRM_I915_PERF_RECORD_OA_REPORT_LOST);
1117                 if (ret)
1118                         return ret;
1119                 stream->perf->gen7_latched_oastatus1 |=
1120                         GEN7_OASTATUS1_REPORT_LOST;
1121         }
1122
1123         return gen7_append_oa_reports(stream, buf, count, offset);
1124 }
1125
1126 /**
1127  * i915_oa_wait_unlocked - handles blocking IO until OA data available
1128  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1129  *
1130  * Called when userspace tries to read() from a blocking stream FD opened
1131  * for OA metrics. It waits until the hrtimer callback finds a non-empty
1132  * OA buffer and wakes us.
1133  *
1134  * Note: it's acceptable to have this return with some false positives
1135  * since any subsequent read handling will return -EAGAIN if there isn't
1136  * really data ready for userspace yet.
1137  *
1138  * Returns: zero on success or a negative error code
1139  */
1140 static int i915_oa_wait_unlocked(struct i915_perf_stream *stream)
1141 {
1142         /* We would wait indefinitely if periodic sampling is not enabled */
1143         if (!stream->periodic)
1144                 return -EIO;
1145
1146         return wait_event_interruptible(stream->poll_wq,
1147                                         oa_buffer_check_unlocked(stream));
1148 }
1149
1150 /**
1151  * i915_oa_poll_wait - call poll_wait() for an OA stream poll()
1152  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1153  * @file: An i915 perf stream file
1154  * @wait: poll() state table
1155  *
1156  * For handling userspace polling on an i915 perf stream opened for OA metrics,
1157  * this starts a poll_wait with the wait queue that our hrtimer callback wakes
1158  * when it sees data ready to read in the circular OA buffer.
1159  */
1160 static void i915_oa_poll_wait(struct i915_perf_stream *stream,
1161                               struct file *file,
1162                               poll_table *wait)
1163 {
1164         poll_wait(file, &stream->poll_wq, wait);
1165 }
1166
1167 /**
1168  * i915_oa_read - just calls through to &i915_oa_ops->read
1169  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1170  * @buf: destination buffer given by userspace
1171  * @count: the number of bytes userspace wants to read
1172  * @offset: (inout): the current position for writing into @buf
1173  *
1174  * Updates @offset according to the number of bytes successfully copied into
1175  * the userspace buffer.
1176  *
1177  * Returns: zero on success or a negative error code
1178  */
1179 static int i915_oa_read(struct i915_perf_stream *stream,
1180                         char __user *buf,
1181                         size_t count,
1182                         size_t *offset)
1183 {
1184         return stream->perf->ops.read(stream, buf, count, offset);
1185 }
1186
1187 static struct intel_context *oa_pin_context(struct i915_perf_stream *stream)
1188 {
1189         struct i915_gem_engines_iter it;
1190         struct i915_gem_context *ctx = stream->ctx;
1191         struct intel_context *ce;
1192         struct i915_gem_ww_ctx ww;
1193         int err = -ENODEV;
1194
1195         for_each_gem_engine(ce, i915_gem_context_lock_engines(ctx), it) {
1196                 if (ce->engine != stream->engine) /* first match! */
1197                         continue;
1198
1199                 err = 0;
1200                 break;
1201         }
1202         i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
1203
1204         if (err)
1205                 return ERR_PTR(err);
1206
1207         i915_gem_ww_ctx_init(&ww, true);
1208 retry:
1209         /*
1210          * As the ID is the gtt offset of the context's vma we
1211          * pin the vma to ensure the ID remains fixed.
1212          */
1213         err = intel_context_pin_ww(ce, &ww);
1214         if (err == -EDEADLK) {
1215                 err = i915_gem_ww_ctx_backoff(&ww);
1216                 if (!err)
1217                         goto retry;
1218         }
1219         i915_gem_ww_ctx_fini(&ww);
1220
1221         if (err)
1222                 return ERR_PTR(err);
1223
1224         stream->pinned_ctx = ce;
1225         return stream->pinned_ctx;
1226 }
1227
1228 /**
1229  * oa_get_render_ctx_id - determine and hold ctx hw id
1230  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1231  *
1232  * Determine the render context hw id, and ensure it remains fixed for the
1233  * lifetime of the stream. This ensures that we don't have to worry about
1234  * updating the context ID in OACONTROL on the fly.
1235  *
1236  * Returns: zero on success or a negative error code
1237  */
1238 static int oa_get_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1239 {
1240         struct intel_context *ce;
1241
1242         ce = oa_pin_context(stream);
1243         if (IS_ERR(ce))
1244                 return PTR_ERR(ce);
1245
1246         switch (GRAPHICS_VER(ce->engine->i915)) {
1247         case 7: {
1248                 /*
1249                  * On Haswell we don't do any post processing of the reports
1250                  * and don't need to use the mask.
1251                  */
1252                 stream->specific_ctx_id = i915_ggtt_offset(ce->state);
1253                 stream->specific_ctx_id_mask = 0;
1254                 break;
1255         }
1256
1257         case 8:
1258         case 9:
1259                 if (intel_engine_uses_guc(ce->engine)) {
1260                         /*
1261                          * When using GuC, the context descriptor we write in
1262                          * i915 is read by GuC and rewritten before it's
1263                          * actually written into the hardware. The LRCA is
1264                          * what is put into the context id field of the
1265                          * context descriptor by GuC. Because it's aligned to
1266                          * a page, the lower 12bits are always at 0 and
1267                          * dropped by GuC. They won't be part of the context
1268                          * ID in the OA reports, so squash those lower bits.
1269                          */
1270                         stream->specific_ctx_id = ce->lrc.lrca >> 12;
1271
1272                         /*
1273                          * GuC uses the top bit to signal proxy submission, so
1274                          * ignore that bit.
1275                          */
1276                         stream->specific_ctx_id_mask =
1277                                 (1U << (GEN8_CTX_ID_WIDTH - 1)) - 1;
1278                 } else {
1279                         stream->specific_ctx_id_mask =
1280                                 (1U << GEN8_CTX_ID_WIDTH) - 1;
1281                         stream->specific_ctx_id = stream->specific_ctx_id_mask;
1282                 }
1283                 break;
1284
1285         case 11:
1286         case 12:
1287                 if (GRAPHICS_VER_FULL(ce->engine->i915) >= IP_VER(12, 50)) {
1288                         stream->specific_ctx_id_mask =
1289                                 ((1U << XEHP_SW_CTX_ID_WIDTH) - 1) <<
1290                                 (XEHP_SW_CTX_ID_SHIFT - 32);
1291                         stream->specific_ctx_id =
1292                                 (XEHP_MAX_CONTEXT_HW_ID - 1) <<
1293                                 (XEHP_SW_CTX_ID_SHIFT - 32);
1294                 } else {
1295                         stream->specific_ctx_id_mask =
1296                                 ((1U << GEN11_SW_CTX_ID_WIDTH) - 1) << (GEN11_SW_CTX_ID_SHIFT - 32);
1297                         /*
1298                          * Pick an unused context id
1299                          * 0 - BITS_PER_LONG are used by other contexts
1300                          * GEN12_MAX_CONTEXT_HW_ID (0x7ff) is used by idle context
1301                          */
1302                         stream->specific_ctx_id =
1303                                 (GEN12_MAX_CONTEXT_HW_ID - 1) << (GEN11_SW_CTX_ID_SHIFT - 32);
1304                 }
1305                 break;
1306
1307         default:
1308                 MISSING_CASE(GRAPHICS_VER(ce->engine->i915));
1309         }
1310
1311         ce->tag = stream->specific_ctx_id;
1312
1313         drm_dbg(&stream->perf->i915->drm,
1314                 "filtering on ctx_id=0x%x ctx_id_mask=0x%x\n",
1315                 stream->specific_ctx_id,
1316                 stream->specific_ctx_id_mask);
1317
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 /**
1322  * oa_put_render_ctx_id - counterpart to oa_get_render_ctx_id releases hold
1323  * @stream: An i915-perf stream opened for OA metrics
1324  *
1325  * In case anything needed doing to ensure the context HW ID would remain valid
1326  * for the lifetime of the stream, then that can be undone here.
1327  */
1328 static void oa_put_render_ctx_id(struct i915_perf_stream *stream)
1329 {
1330         struct intel_context *ce;
1331
1332         ce = fetch_and_zero(&stream->pinned_ctx);
1333         if (ce) {
1334                 ce->tag = 0; /* recomputed on next submission after parking */
1335                 intel_context_unpin(ce);
1336         }
1337
1338         stream->specific_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1339         stream->specific_ctx_id_mask = 0;
1340 }
1341
1342 static void
1343 free_oa_buffer(struct i915_perf_stream *stream)
1344 {
1345         i915_vma_unpin_and_release(&stream->oa_buffer.vma,
1346                                    I915_VMA_RELEASE_MAP);
1347
1348         stream->oa_buffer.vaddr = NULL;
1349 }
1350
1351 static void
1352 free_oa_configs(struct i915_perf_stream *stream)
1353 {
1354         struct i915_oa_config_bo *oa_bo, *tmp;
1355
1356         i915_oa_config_put(stream->oa_config);
1357         llist_for_each_entry_safe(oa_bo, tmp, stream->oa_config_bos.first, node)
1358                 free_oa_config_bo(oa_bo);
1359 }
1360
1361 static void
1362 free_noa_wait(struct i915_perf_stream *stream)
1363 {
1364         i915_vma_unpin_and_release(&stream->noa_wait, 0);
1365 }
1366
1367 static void i915_oa_stream_destroy(struct i915_perf_stream *stream)
1368 {
1369         struct i915_perf *perf = stream->perf;
1370
1371         BUG_ON(stream != perf->exclusive_stream);
1372
1373         /*
1374          * Unset exclusive_stream first, it will be checked while disabling
1375          * the metric set on gen8+.
1376          *
1377          * See i915_oa_init_reg_state() and lrc_configure_all_contexts()
1378          */
1379         WRITE_ONCE(perf->exclusive_stream, NULL);
1380         perf->ops.disable_metric_set(stream);
1381
1382         free_oa_buffer(stream);
1383
1384         intel_uncore_forcewake_put(stream->uncore, FORCEWAKE_ALL);
1385         intel_engine_pm_put(stream->engine);
1386
1387         if (stream->ctx)
1388                 oa_put_render_ctx_id(stream);
1389
1390         free_oa_configs(stream);
1391         free_noa_wait(stream);
1392
1393         if (perf->spurious_report_rs.missed) {
1394                 DRM_NOTE("%d spurious OA report notices suppressed due to ratelimiting\n",
1395                          perf->spurious_report_rs.missed);
1396         }
1397 }
1398
1399 static void gen7_init_oa_buffer(struct i915_perf_stream *stream)
1400 {
1401         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
1402         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
1403         unsigned long flags;
1404
1405         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1406
1407         /* Pre-DevBDW: OABUFFER must be set with counters off,
1408          * before OASTATUS1, but after OASTATUS2
1409          */
1410         intel_uncore_write(uncore, GEN7_OASTATUS2, /* head */
1411                            gtt_offset | GEN7_OASTATUS2_MEM_SELECT_GGTT);
1412         stream->oa_buffer.head = gtt_offset;
1413
1414         intel_uncore_write(uncore, GEN7_OABUFFER, gtt_offset);
1415
1416         intel_uncore_write(uncore, GEN7_OASTATUS1, /* tail */
1417                            gtt_offset | OABUFFER_SIZE_16M);
1418
1419         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1420         stream->oa_buffer.aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
1421         stream->oa_buffer.tail = gtt_offset;
1422
1423         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1424
1425         /* On Haswell we have to track which OASTATUS1 flags we've
1426          * already seen since they can't be cleared while periodic
1427          * sampling is enabled.
1428          */
1429         stream->perf->gen7_latched_oastatus1 = 0;
1430
1431         /* NB: although the OA buffer will initially be allocated
1432          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1433          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1434          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1435          *
1436          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1437          * sanity check in gen7_append_oa_reports() that looks at the
1438          * report-id field to make sure it's non-zero which relies on
1439          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1440          * memory...
1441          */
1442         memset(stream->oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1443 }
1444
1445 static void gen8_init_oa_buffer(struct i915_perf_stream *stream)
1446 {
1447         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
1448         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
1449         unsigned long flags;
1450
1451         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1452
1453         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OASTATUS, 0);
1454         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OAHEADPTR, gtt_offset);
1455         stream->oa_buffer.head = gtt_offset;
1456
1457         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OABUFFER_UDW, 0);
1458
1459         /*
1460          * PRM says:
1461          *
1462          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1463          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1464          *  to enable proper functionality of the overflow
1465          *  bit."
1466          */
1467         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OABUFFER, gtt_offset |
1468                    OABUFFER_SIZE_16M | GEN8_OABUFFER_MEM_SELECT_GGTT);
1469         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OATAILPTR, gtt_offset & GEN8_OATAILPTR_MASK);
1470
1471         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1472         stream->oa_buffer.aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
1473         stream->oa_buffer.tail = gtt_offset;
1474
1475         /*
1476          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1477          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1478          * context.
1479          */
1480         stream->oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1481
1482         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1483
1484         /*
1485          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1486          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1487          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1488          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1489          *
1490          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1491          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1492          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1493          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1494          * memory...
1495          */
1496         memset(stream->oa_buffer.vaddr, 0, OA_BUFFER_SIZE);
1497 }
1498
1499 static void gen12_init_oa_buffer(struct i915_perf_stream *stream)
1500 {
1501         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
1502         u32 gtt_offset = i915_ggtt_offset(stream->oa_buffer.vma);
1503         unsigned long flags;
1504
1505         spin_lock_irqsave(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1506
1507         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OASTATUS, 0);
1508         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OAHEADPTR,
1509                            gtt_offset & GEN12_OAG_OAHEADPTR_MASK);
1510         stream->oa_buffer.head = gtt_offset;
1511
1512         /*
1513          * PRM says:
1514          *
1515          *  "This MMIO must be set before the OATAILPTR
1516          *  register and after the OAHEADPTR register. This is
1517          *  to enable proper functionality of the overflow
1518          *  bit."
1519          */
1520         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OABUFFER, gtt_offset |
1521                            OABUFFER_SIZE_16M | GEN8_OABUFFER_MEM_SELECT_GGTT);
1522         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OATAILPTR,
1523                            gtt_offset & GEN12_OAG_OATAILPTR_MASK);
1524
1525         /* Mark that we need updated tail pointers to read from... */
1526         stream->oa_buffer.aging_tail = INVALID_TAIL_PTR;
1527         stream->oa_buffer.tail = gtt_offset;
1528
1529         /*
1530          * Reset state used to recognise context switches, affecting which
1531          * reports we will forward to userspace while filtering for a single
1532          * context.
1533          */
1534         stream->oa_buffer.last_ctx_id = INVALID_CTX_ID;
1535
1536         spin_unlock_irqrestore(&stream->oa_buffer.ptr_lock, flags);
1537
1538         /*
1539          * NB: although the OA buffer will initially be allocated
1540          * zeroed via shmfs (and so this memset is redundant when
1541          * first allocating), we may re-init the OA buffer, either
1542          * when re-enabling a stream or in error/reset paths.
1543          *
1544          * The reason we clear the buffer for each re-init is for the
1545          * sanity check in gen8_append_oa_reports() that looks at the
1546          * reason field to make sure it's non-zero which relies on
1547          * the assumption that new reports are being written to zeroed
1548          * memory...
1549          */
1550         memset(stream->oa_buffer.vaddr, 0,
1551                stream->oa_buffer.vma->size);
1552 }
1553
1554 static int alloc_oa_buffer(struct i915_perf_stream *stream)
1555 {
1556         struct drm_i915_private *i915 = stream->perf->i915;
1557         struct drm_i915_gem_object *bo;
1558         struct i915_vma *vma;
1559         int ret;
1560
1561         if (drm_WARN_ON(&i915->drm, stream->oa_buffer.vma))
1562                 return -ENODEV;
1563
1564         BUILD_BUG_ON_NOT_POWER_OF_2(OA_BUFFER_SIZE);
1565         BUILD_BUG_ON(OA_BUFFER_SIZE < SZ_128K || OA_BUFFER_SIZE > SZ_16M);
1566
1567         bo = i915_gem_object_create_shmem(stream->perf->i915, OA_BUFFER_SIZE);
1568         if (IS_ERR(bo)) {
1569                 drm_err(&i915->drm, "Failed to allocate OA buffer\n");
1570                 return PTR_ERR(bo);
1571         }
1572
1573         i915_gem_object_set_cache_coherency(bo, I915_CACHE_LLC);
1574
1575         /* PreHSW required 512K alignment, HSW requires 16M */
1576         vma = i915_gem_object_ggtt_pin(bo, NULL, 0, SZ_16M, 0);
1577         if (IS_ERR(vma)) {
1578                 ret = PTR_ERR(vma);
1579                 goto err_unref;
1580         }
1581         stream->oa_buffer.vma = vma;
1582
1583         stream->oa_buffer.vaddr =
1584                 i915_gem_object_pin_map_unlocked(bo, I915_MAP_WB);
1585         if (IS_ERR(stream->oa_buffer.vaddr)) {
1586                 ret = PTR_ERR(stream->oa_buffer.vaddr);
1587                 goto err_unpin;
1588         }
1589
1590         return 0;
1591
1592 err_unpin:
1593         __i915_vma_unpin(vma);
1594
1595 err_unref:
1596         i915_gem_object_put(bo);
1597
1598         stream->oa_buffer.vaddr = NULL;
1599         stream->oa_buffer.vma = NULL;
1600
1601         return ret;
1602 }
1603
1604 static u32 *save_restore_register(struct i915_perf_stream *stream, u32 *cs,
1605                                   bool save, i915_reg_t reg, u32 offset,
1606                                   u32 dword_count)
1607 {
1608         u32 cmd;
1609         u32 d;
1610
1611         cmd = save ? MI_STORE_REGISTER_MEM : MI_LOAD_REGISTER_MEM;
1612         cmd |= MI_SRM_LRM_GLOBAL_GTT;
1613         if (GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) >= 8)
1614                 cmd++;
1615
1616         for (d = 0; d < dword_count; d++) {
1617                 *cs++ = cmd;
1618                 *cs++ = i915_mmio_reg_offset(reg) + 4 * d;
1619                 *cs++ = intel_gt_scratch_offset(stream->engine->gt,
1620                                                 offset) + 4 * d;
1621                 *cs++ = 0;
1622         }
1623
1624         return cs;
1625 }
1626
1627 static int alloc_noa_wait(struct i915_perf_stream *stream)
1628 {
1629         struct drm_i915_private *i915 = stream->perf->i915;
1630         struct drm_i915_gem_object *bo;
1631         struct i915_vma *vma;
1632         const u64 delay_ticks = 0xffffffffffffffff -
1633                 intel_gt_ns_to_clock_interval(to_gt(stream->perf->i915),
1634                 atomic64_read(&stream->perf->noa_programming_delay));
1635         const u32 base = stream->engine->mmio_base;
1636 #define CS_GPR(x) GEN8_RING_CS_GPR(base, x)
1637         u32 *batch, *ts0, *cs, *jump;
1638         struct i915_gem_ww_ctx ww;
1639         int ret, i;
1640         enum {
1641                 START_TS,
1642                 NOW_TS,
1643                 DELTA_TS,
1644                 JUMP_PREDICATE,
1645                 DELTA_TARGET,
1646                 N_CS_GPR
1647         };
1648
1649         bo = i915_gem_object_create_internal(i915, 4096);
1650         if (IS_ERR(bo)) {
1651                 drm_err(&i915->drm,
1652                         "Failed to allocate NOA wait batchbuffer\n");
1653                 return PTR_ERR(bo);
1654         }
1655
1656         i915_gem_ww_ctx_init(&ww, true);
1657 retry:
1658         ret = i915_gem_object_lock(bo, &ww);
1659         if (ret)
1660                 goto out_ww;
1661
1662         /*
1663          * We pin in GGTT because we jump into this buffer now because
1664          * multiple OA config BOs will have a jump to this address and it
1665          * needs to be fixed during the lifetime of the i915/perf stream.
1666          */
1667         vma = i915_gem_object_ggtt_pin_ww(bo, &ww, NULL, 0, 0, PIN_HIGH);
1668         if (IS_ERR(vma)) {
1669                 ret = PTR_ERR(vma);
1670                 goto out_ww;
1671         }
1672
1673         batch = cs = i915_gem_object_pin_map(bo, I915_MAP_WB);
1674         if (IS_ERR(batch)) {
1675                 ret = PTR_ERR(batch);
1676                 goto err_unpin;
1677         }
1678
1679         /* Save registers. */
1680         for (i = 0; i < N_CS_GPR; i++)
1681                 cs = save_restore_register(
1682                         stream, cs, true /* save */, CS_GPR(i),
1683                         INTEL_GT_SCRATCH_FIELD_PERF_CS_GPR + 8 * i, 2);
1684         cs = save_restore_register(
1685                 stream, cs, true /* save */, MI_PREDICATE_RESULT_1,
1686                 INTEL_GT_SCRATCH_FIELD_PERF_PREDICATE_RESULT_1, 1);
1687
1688         /* First timestamp snapshot location. */
1689         ts0 = cs;
1690
1691         /*
1692          * Initial snapshot of the timestamp register to implement the wait.
1693          * We work with 32b values, so clear out the top 32b bits of the
1694          * register because the ALU works 64bits.
1695          */
1696         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(1);
1697         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(START_TS)) + 4;
1698         *cs++ = 0;
1699         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_REG | (3 - 2);
1700         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(RING_TIMESTAMP(base));
1701         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(START_TS));
1702
1703         /*
1704          * This is the location we're going to jump back into until the
1705          * required amount of time has passed.
1706          */
1707         jump = cs;
1708
1709         /*
1710          * Take another snapshot of the timestamp register. Take care to clear
1711          * up the top 32bits of CS_GPR(1) as we're using it for other
1712          * operations below.
1713          */
1714         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(1);
1715         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(NOW_TS)) + 4;
1716         *cs++ = 0;
1717         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_REG | (3 - 2);
1718         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(RING_TIMESTAMP(base));
1719         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(NOW_TS));
1720
1721         /*
1722          * Do a diff between the 2 timestamps and store the result back into
1723          * CS_GPR(1).
1724          */
1725         *cs++ = MI_MATH(5);
1726         *cs++ = MI_MATH_LOAD(MI_MATH_REG_SRCA, MI_MATH_REG(NOW_TS));
1727         *cs++ = MI_MATH_LOAD(MI_MATH_REG_SRCB, MI_MATH_REG(START_TS));
1728         *cs++ = MI_MATH_SUB;
1729         *cs++ = MI_MATH_STORE(MI_MATH_REG(DELTA_TS), MI_MATH_REG_ACCU);
1730         *cs++ = MI_MATH_STORE(MI_MATH_REG(JUMP_PREDICATE), MI_MATH_REG_CF);
1731
1732         /*
1733          * Transfer the carry flag (set to 1 if ts1 < ts0, meaning the
1734          * timestamp have rolled over the 32bits) into the predicate register
1735          * to be used for the predicated jump.
1736          */
1737         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_REG | (3 - 2);
1738         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(JUMP_PREDICATE));
1739         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(MI_PREDICATE_RESULT_1);
1740
1741         /* Restart from the beginning if we had timestamps roll over. */
1742         *cs++ = (GRAPHICS_VER(i915) < 8 ?
1743                  MI_BATCH_BUFFER_START :
1744                  MI_BATCH_BUFFER_START_GEN8) |
1745                 MI_BATCH_PREDICATE;
1746         *cs++ = i915_ggtt_offset(vma) + (ts0 - batch) * 4;
1747         *cs++ = 0;
1748
1749         /*
1750          * Now add the diff between to previous timestamps and add it to :
1751          *      (((1 * << 64) - 1) - delay_ns)
1752          *
1753          * When the Carry Flag contains 1 this means the elapsed time is
1754          * longer than the expected delay, and we can exit the wait loop.
1755          */
1756         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(2);
1757         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(DELTA_TARGET));
1758         *cs++ = lower_32_bits(delay_ticks);
1759         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(DELTA_TARGET)) + 4;
1760         *cs++ = upper_32_bits(delay_ticks);
1761
1762         *cs++ = MI_MATH(4);
1763         *cs++ = MI_MATH_LOAD(MI_MATH_REG_SRCA, MI_MATH_REG(DELTA_TS));
1764         *cs++ = MI_MATH_LOAD(MI_MATH_REG_SRCB, MI_MATH_REG(DELTA_TARGET));
1765         *cs++ = MI_MATH_ADD;
1766         *cs++ = MI_MATH_STOREINV(MI_MATH_REG(JUMP_PREDICATE), MI_MATH_REG_CF);
1767
1768         *cs++ = MI_ARB_CHECK;
1769
1770         /*
1771          * Transfer the result into the predicate register to be used for the
1772          * predicated jump.
1773          */
1774         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_REG | (3 - 2);
1775         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(CS_GPR(JUMP_PREDICATE));
1776         *cs++ = i915_mmio_reg_offset(MI_PREDICATE_RESULT_1);
1777
1778         /* Predicate the jump.  */
1779         *cs++ = (GRAPHICS_VER(i915) < 8 ?
1780                  MI_BATCH_BUFFER_START :
1781                  MI_BATCH_BUFFER_START_GEN8) |
1782                 MI_BATCH_PREDICATE;
1783         *cs++ = i915_ggtt_offset(vma) + (jump - batch) * 4;
1784         *cs++ = 0;
1785
1786         /* Restore registers. */
1787         for (i = 0; i < N_CS_GPR; i++)
1788                 cs = save_restore_register(
1789                         stream, cs, false /* restore */, CS_GPR(i),
1790                         INTEL_GT_SCRATCH_FIELD_PERF_CS_GPR + 8 * i, 2);
1791         cs = save_restore_register(
1792                 stream, cs, false /* restore */, MI_PREDICATE_RESULT_1,
1793                 INTEL_GT_SCRATCH_FIELD_PERF_PREDICATE_RESULT_1, 1);
1794
1795         /* And return to the ring. */
1796         *cs++ = MI_BATCH_BUFFER_END;
1797
1798         GEM_BUG_ON(cs - batch > PAGE_SIZE / sizeof(*batch));
1799
1800         i915_gem_object_flush_map(bo);
1801         __i915_gem_object_release_map(bo);
1802
1803         stream->noa_wait = vma;
1804         goto out_ww;
1805
1806 err_unpin:
1807         i915_vma_unpin_and_release(&vma, 0);
1808 out_ww:
1809         if (ret == -EDEADLK) {
1810                 ret = i915_gem_ww_ctx_backoff(&ww);
1811                 if (!ret)
1812                         goto retry;
1813         }
1814         i915_gem_ww_ctx_fini(&ww);
1815         if (ret)
1816                 i915_gem_object_put(bo);
1817         return ret;
1818 }
1819
1820 static u32 *write_cs_mi_lri(u32 *cs,
1821                             const struct i915_oa_reg *reg_data,
1822                             u32 n_regs)
1823 {
1824         u32 i;
1825
1826         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
1827                 if ((i % MI_LOAD_REGISTER_IMM_MAX_REGS) == 0) {
1828                         u32 n_lri = min_t(u32,
1829                                           n_regs - i,
1830                                           MI_LOAD_REGISTER_IMM_MAX_REGS);
1831
1832                         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(n_lri);
1833                 }
1834                 *cs++ = i915_mmio_reg_offset(reg_data[i].addr);
1835                 *cs++ = reg_data[i].value;
1836         }
1837
1838         return cs;
1839 }
1840
1841 static int num_lri_dwords(int num_regs)
1842 {
1843         int count = 0;
1844
1845         if (num_regs > 0) {
1846                 count += DIV_ROUND_UP(num_regs, MI_LOAD_REGISTER_IMM_MAX_REGS);
1847                 count += num_regs * 2;
1848         }
1849
1850         return count;
1851 }
1852
1853 static struct i915_oa_config_bo *
1854 alloc_oa_config_buffer(struct i915_perf_stream *stream,
1855                        struct i915_oa_config *oa_config)
1856 {
1857         struct drm_i915_gem_object *obj;
1858         struct i915_oa_config_bo *oa_bo;
1859         struct i915_gem_ww_ctx ww;
1860         size_t config_length = 0;
1861         u32 *cs;
1862         int err;
1863
1864         oa_bo = kzalloc(sizeof(*oa_bo), GFP_KERNEL);
1865         if (!oa_bo)
1866                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1867
1868         config_length += num_lri_dwords(oa_config->mux_regs_len);
1869         config_length += num_lri_dwords(oa_config->b_counter_regs_len);
1870         config_length += num_lri_dwords(oa_config->flex_regs_len);
1871         config_length += 3; /* MI_BATCH_BUFFER_START */
1872         config_length = ALIGN(sizeof(u32) * config_length, I915_GTT_PAGE_SIZE);
1873
1874         obj = i915_gem_object_create_shmem(stream->perf->i915, config_length);
1875         if (IS_ERR(obj)) {
1876                 err = PTR_ERR(obj);
1877                 goto err_free;
1878         }
1879
1880         i915_gem_ww_ctx_init(&ww, true);
1881 retry:
1882         err = i915_gem_object_lock(obj, &ww);
1883         if (err)
1884                 goto out_ww;
1885
1886         cs = i915_gem_object_pin_map(obj, I915_MAP_WB);
1887         if (IS_ERR(cs)) {
1888                 err = PTR_ERR(cs);
1889                 goto out_ww;
1890         }
1891
1892         cs = write_cs_mi_lri(cs,
1893                              oa_config->mux_regs,
1894                              oa_config->mux_regs_len);
1895         cs = write_cs_mi_lri(cs,
1896                              oa_config->b_counter_regs,
1897                              oa_config->b_counter_regs_len);
1898         cs = write_cs_mi_lri(cs,
1899                              oa_config->flex_regs,
1900                              oa_config->flex_regs_len);
1901
1902         /* Jump into the active wait. */
1903         *cs++ = (GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) < 8 ?
1904                  MI_BATCH_BUFFER_START :
1905                  MI_BATCH_BUFFER_START_GEN8);
1906         *cs++ = i915_ggtt_offset(stream->noa_wait);
1907         *cs++ = 0;
1908
1909         i915_gem_object_flush_map(obj);
1910         __i915_gem_object_release_map(obj);
1911
1912         oa_bo->vma = i915_vma_instance(obj,
1913                                        &stream->engine->gt->ggtt->vm,
1914                                        NULL);
1915         if (IS_ERR(oa_bo->vma)) {
1916                 err = PTR_ERR(oa_bo->vma);
1917                 goto out_ww;
1918         }
1919
1920         oa_bo->oa_config = i915_oa_config_get(oa_config);
1921         llist_add(&oa_bo->node, &stream->oa_config_bos);
1922
1923 out_ww:
1924         if (err == -EDEADLK) {
1925                 err = i915_gem_ww_ctx_backoff(&ww);
1926                 if (!err)
1927                         goto retry;
1928         }
1929         i915_gem_ww_ctx_fini(&ww);
1930
1931         if (err)
1932                 i915_gem_object_put(obj);
1933 err_free:
1934         if (err) {
1935                 kfree(oa_bo);
1936                 return ERR_PTR(err);
1937         }
1938         return oa_bo;
1939 }
1940
1941 static struct i915_vma *
1942 get_oa_vma(struct i915_perf_stream *stream, struct i915_oa_config *oa_config)
1943 {
1944         struct i915_oa_config_bo *oa_bo;
1945
1946         /*
1947          * Look for the buffer in the already allocated BOs attached
1948          * to the stream.
1949          */
1950         llist_for_each_entry(oa_bo, stream->oa_config_bos.first, node) {
1951                 if (oa_bo->oa_config == oa_config &&
1952                     memcmp(oa_bo->oa_config->uuid,
1953                            oa_config->uuid,
1954                            sizeof(oa_config->uuid)) == 0)
1955                         goto out;
1956         }
1957
1958         oa_bo = alloc_oa_config_buffer(stream, oa_config);
1959         if (IS_ERR(oa_bo))
1960                 return ERR_CAST(oa_bo);
1961
1962 out:
1963         return i915_vma_get(oa_bo->vma);
1964 }
1965
1966 static int
1967 emit_oa_config(struct i915_perf_stream *stream,
1968                struct i915_oa_config *oa_config,
1969                struct intel_context *ce,
1970                struct i915_active *active)
1971 {
1972         struct i915_request *rq;
1973         struct i915_vma *vma;
1974         struct i915_gem_ww_ctx ww;
1975         int err;
1976
1977         vma = get_oa_vma(stream, oa_config);
1978         if (IS_ERR(vma))
1979                 return PTR_ERR(vma);
1980
1981         i915_gem_ww_ctx_init(&ww, true);
1982 retry:
1983         err = i915_gem_object_lock(vma->obj, &ww);
1984         if (err)
1985                 goto err;
1986
1987         err = i915_vma_pin_ww(vma, &ww, 0, 0, PIN_GLOBAL | PIN_HIGH);
1988         if (err)
1989                 goto err;
1990
1991         intel_engine_pm_get(ce->engine);
1992         rq = i915_request_create(ce);
1993         intel_engine_pm_put(ce->engine);
1994         if (IS_ERR(rq)) {
1995                 err = PTR_ERR(rq);
1996                 goto err_vma_unpin;
1997         }
1998
1999         if (!IS_ERR_OR_NULL(active)) {
2000                 /* After all individual context modifications */
2001                 err = i915_request_await_active(rq, active,
2002                                                 I915_ACTIVE_AWAIT_ACTIVE);
2003                 if (err)
2004                         goto err_add_request;
2005
2006                 err = i915_active_add_request(active, rq);
2007                 if (err)
2008                         goto err_add_request;
2009         }
2010
2011         err = i915_request_await_object(rq, vma->obj, 0);
2012         if (!err)
2013                 err = i915_vma_move_to_active(vma, rq, 0);
2014         if (err)
2015                 goto err_add_request;
2016
2017         err = rq->engine->emit_bb_start(rq,
2018                                         vma->node.start, 0,
2019                                         I915_DISPATCH_SECURE);
2020         if (err)
2021                 goto err_add_request;
2022
2023 err_add_request:
2024         i915_request_add(rq);
2025 err_vma_unpin:
2026         i915_vma_unpin(vma);
2027 err:
2028         if (err == -EDEADLK) {
2029                 err = i915_gem_ww_ctx_backoff(&ww);
2030                 if (!err)
2031                         goto retry;
2032         }
2033
2034         i915_gem_ww_ctx_fini(&ww);
2035         i915_vma_put(vma);
2036         return err;
2037 }
2038
2039 static struct intel_context *oa_context(struct i915_perf_stream *stream)
2040 {
2041         return stream->pinned_ctx ?: stream->engine->kernel_context;
2042 }
2043
2044 static int
2045 hsw_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream,
2046                       struct i915_active *active)
2047 {
2048         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2049
2050         /*
2051          * PRM:
2052          *
2053          * OA unit is using “crclk” for its functionality. When trunk
2054          * level clock gating takes place, OA clock would be gated,
2055          * unable to count the events from non-render clock domain.
2056          * Render clock gating must be disabled when OA is enabled to
2057          * count the events from non-render domain. Unit level clock
2058          * gating for RCS should also be disabled.
2059          */
2060         intel_uncore_rmw(uncore, GEN7_MISCCPCTL,
2061                          GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE, 0);
2062         intel_uncore_rmw(uncore, GEN6_UCGCTL1,
2063                          0, GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE);
2064
2065         return emit_oa_config(stream,
2066                               stream->oa_config, oa_context(stream),
2067                               active);
2068 }
2069
2070 static void hsw_disable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
2071 {
2072         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2073
2074         intel_uncore_rmw(uncore, GEN6_UCGCTL1,
2075                          GEN6_CSUNIT_CLOCK_GATE_DISABLE, 0);
2076         intel_uncore_rmw(uncore, GEN7_MISCCPCTL,
2077                          0, GEN7_DOP_CLOCK_GATE_ENABLE);
2078
2079         intel_uncore_rmw(uncore, GDT_CHICKEN_BITS, GT_NOA_ENABLE, 0);
2080 }
2081
2082 static u32 oa_config_flex_reg(const struct i915_oa_config *oa_config,
2083                               i915_reg_t reg)
2084 {
2085         u32 mmio = i915_mmio_reg_offset(reg);
2086         int i;
2087
2088         /*
2089          * This arbitrary default will select the 'EU FPU0 Pipeline
2090          * Active' event. In the future it's anticipated that there
2091          * will be an explicit 'No Event' we can select, but not yet...
2092          */
2093         if (!oa_config)
2094                 return 0;
2095
2096         for (i = 0; i < oa_config->flex_regs_len; i++) {
2097                 if (i915_mmio_reg_offset(oa_config->flex_regs[i].addr) == mmio)
2098                         return oa_config->flex_regs[i].value;
2099         }
2100
2101         return 0;
2102 }
2103 /*
2104  * NB: It must always remain pointer safe to run this even if the OA unit
2105  * has been disabled.
2106  *
2107  * It's fine to put out-of-date values into these per-context registers
2108  * in the case that the OA unit has been disabled.
2109  */
2110 static void
2111 gen8_update_reg_state_unlocked(const struct intel_context *ce,
2112                                const struct i915_perf_stream *stream)
2113 {
2114         u32 ctx_oactxctrl = stream->perf->ctx_oactxctrl_offset;
2115         u32 ctx_flexeu0 = stream->perf->ctx_flexeu0_offset;
2116         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
2117         static const i915_reg_t flex_regs[] = {
2118                 EU_PERF_CNTL0,
2119                 EU_PERF_CNTL1,
2120                 EU_PERF_CNTL2,
2121                 EU_PERF_CNTL3,
2122                 EU_PERF_CNTL4,
2123                 EU_PERF_CNTL5,
2124                 EU_PERF_CNTL6,
2125         };
2126         u32 *reg_state = ce->lrc_reg_state;
2127         int i;
2128
2129         reg_state[ctx_oactxctrl + 1] =
2130                 (stream->period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
2131                 (stream->periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
2132                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
2133
2134         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_regs); i++)
2135                 reg_state[ctx_flexeu0 + i * 2 + 1] =
2136                         oa_config_flex_reg(stream->oa_config, flex_regs[i]);
2137 }
2138
2139 struct flex {
2140         i915_reg_t reg;
2141         u32 offset;
2142         u32 value;
2143 };
2144
2145 static int
2146 gen8_store_flex(struct i915_request *rq,
2147                 struct intel_context *ce,
2148                 const struct flex *flex, unsigned int count)
2149 {
2150         u32 offset;
2151         u32 *cs;
2152
2153         cs = intel_ring_begin(rq, 4 * count);
2154         if (IS_ERR(cs))
2155                 return PTR_ERR(cs);
2156
2157         offset = i915_ggtt_offset(ce->state) + LRC_STATE_OFFSET;
2158         do {
2159                 *cs++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4 | MI_USE_GGTT;
2160                 *cs++ = offset + flex->offset * sizeof(u32);
2161                 *cs++ = 0;
2162                 *cs++ = flex->value;
2163         } while (flex++, --count);
2164
2165         intel_ring_advance(rq, cs);
2166
2167         return 0;
2168 }
2169
2170 static int
2171 gen8_load_flex(struct i915_request *rq,
2172                struct intel_context *ce,
2173                const struct flex *flex, unsigned int count)
2174 {
2175         u32 *cs;
2176
2177         GEM_BUG_ON(!count || count > 63);
2178
2179         cs = intel_ring_begin(rq, 2 * count + 2);
2180         if (IS_ERR(cs))
2181                 return PTR_ERR(cs);
2182
2183         *cs++ = MI_LOAD_REGISTER_IMM(count);
2184         do {
2185                 *cs++ = i915_mmio_reg_offset(flex->reg);
2186                 *cs++ = flex->value;
2187         } while (flex++, --count);
2188         *cs++ = MI_NOOP;
2189
2190         intel_ring_advance(rq, cs);
2191
2192         return 0;
2193 }
2194
2195 static int gen8_modify_context(struct intel_context *ce,
2196                                const struct flex *flex, unsigned int count)
2197 {
2198         struct i915_request *rq;
2199         int err;
2200
2201         rq = intel_engine_create_kernel_request(ce->engine);
2202         if (IS_ERR(rq))
2203                 return PTR_ERR(rq);
2204
2205         /* Serialise with the remote context */
2206         err = intel_context_prepare_remote_request(ce, rq);
2207         if (err == 0)
2208                 err = gen8_store_flex(rq, ce, flex, count);
2209
2210         i915_request_add(rq);
2211         return err;
2212 }
2213
2214 static int
2215 gen8_modify_self(struct intel_context *ce,
2216                  const struct flex *flex, unsigned int count,
2217                  struct i915_active *active)
2218 {
2219         struct i915_request *rq;
2220         int err;
2221
2222         intel_engine_pm_get(ce->engine);
2223         rq = i915_request_create(ce);
2224         intel_engine_pm_put(ce->engine);
2225         if (IS_ERR(rq))
2226                 return PTR_ERR(rq);
2227
2228         if (!IS_ERR_OR_NULL(active)) {
2229                 err = i915_active_add_request(active, rq);
2230                 if (err)
2231                         goto err_add_request;
2232         }
2233
2234         err = gen8_load_flex(rq, ce, flex, count);
2235         if (err)
2236                 goto err_add_request;
2237
2238 err_add_request:
2239         i915_request_add(rq);
2240         return err;
2241 }
2242
2243 static int gen8_configure_context(struct i915_gem_context *ctx,
2244                                   struct flex *flex, unsigned int count)
2245 {
2246         struct i915_gem_engines_iter it;
2247         struct intel_context *ce;
2248         int err = 0;
2249
2250         for_each_gem_engine(ce, i915_gem_context_lock_engines(ctx), it) {
2251                 GEM_BUG_ON(ce == ce->engine->kernel_context);
2252
2253                 if (ce->engine->class != RENDER_CLASS)
2254                         continue;
2255
2256                 /* Otherwise OA settings will be set upon first use */
2257                 if (!intel_context_pin_if_active(ce))
2258                         continue;
2259
2260                 flex->value = intel_sseu_make_rpcs(ce->engine->gt, &ce->sseu);
2261                 err = gen8_modify_context(ce, flex, count);
2262
2263                 intel_context_unpin(ce);
2264                 if (err)
2265                         break;
2266         }
2267         i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
2268
2269         return err;
2270 }
2271
2272 static int gen12_configure_oar_context(struct i915_perf_stream *stream,
2273                                        struct i915_active *active)
2274 {
2275         int err;
2276         struct intel_context *ce = stream->pinned_ctx;
2277         u32 format = stream->oa_buffer.format;
2278         struct flex regs_context[] = {
2279                 {
2280                         GEN8_OACTXCONTROL,
2281                         stream->perf->ctx_oactxctrl_offset + 1,
2282                         active ? GEN8_OA_COUNTER_RESUME : 0,
2283                 },
2284         };
2285         /* Offsets in regs_lri are not used since this configuration is only
2286          * applied using LRI. Initialize the correct offsets for posterity.
2287          */
2288 #define GEN12_OAR_OACONTROL_OFFSET 0x5B0
2289         struct flex regs_lri[] = {
2290                 {
2291                         GEN12_OAR_OACONTROL,
2292                         GEN12_OAR_OACONTROL_OFFSET + 1,
2293                         (format << GEN12_OAR_OACONTROL_COUNTER_FORMAT_SHIFT) |
2294                         (active ? GEN12_OAR_OACONTROL_COUNTER_ENABLE : 0)
2295                 },
2296                 {
2297                         RING_CONTEXT_CONTROL(ce->engine->mmio_base),
2298                         CTX_CONTEXT_CONTROL,
2299                         _MASKED_FIELD(GEN12_CTX_CTRL_OAR_CONTEXT_ENABLE,
2300                                       active ?
2301                                       GEN12_CTX_CTRL_OAR_CONTEXT_ENABLE :
2302                                       0)
2303                 },
2304         };
2305
2306         /* Modify the context image of pinned context with regs_context*/
2307         err = intel_context_lock_pinned(ce);
2308         if (err)
2309                 return err;
2310
2311         err = gen8_modify_context(ce, regs_context, ARRAY_SIZE(regs_context));
2312         intel_context_unlock_pinned(ce);
2313         if (err)
2314                 return err;
2315
2316         /* Apply regs_lri using LRI with pinned context */
2317         return gen8_modify_self(ce, regs_lri, ARRAY_SIZE(regs_lri), active);
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Manages updating the per-context aspects of the OA stream
2322  * configuration across all contexts.
2323  *
2324  * The awkward consideration here is that OACTXCONTROL controls the
2325  * exponent for periodic sampling which is primarily used for system
2326  * wide profiling where we'd like a consistent sampling period even in
2327  * the face of context switches.
2328  *
2329  * Our approach of updating the register state context (as opposed to
2330  * say using a workaround batch buffer) ensures that the hardware
2331  * won't automatically reload an out-of-date timer exponent even
2332  * transiently before a WA BB could be parsed.
2333  *
2334  * This function needs to:
2335  * - Ensure the currently running context's per-context OA state is
2336  *   updated
2337  * - Ensure that all existing contexts will have the correct per-context
2338  *   OA state if they are scheduled for use.
2339  * - Ensure any new contexts will be initialized with the correct
2340  *   per-context OA state.
2341  *
2342  * Note: it's only the RCS/Render context that has any OA state.
2343  * Note: the first flex register passed must always be R_PWR_CLK_STATE
2344  */
2345 static int
2346 oa_configure_all_contexts(struct i915_perf_stream *stream,
2347                           struct flex *regs,
2348                           size_t num_regs,
2349                           struct i915_active *active)
2350 {
2351         struct drm_i915_private *i915 = stream->perf->i915;
2352         struct intel_engine_cs *engine;
2353         struct i915_gem_context *ctx, *cn;
2354         int err;
2355
2356         lockdep_assert_held(&stream->perf->lock);
2357
2358         /*
2359          * The OA register config is setup through the context image. This image
2360          * might be written to by the GPU on context switch (in particular on
2361          * lite-restore). This means we can't safely update a context's image,
2362          * if this context is scheduled/submitted to run on the GPU.
2363          *
2364          * We could emit the OA register config through the batch buffer but
2365          * this might leave small interval of time where the OA unit is
2366          * configured at an invalid sampling period.
2367          *
2368          * Note that since we emit all requests from a single ring, there
2369          * is still an implicit global barrier here that may cause a high
2370          * priority context to wait for an otherwise independent low priority
2371          * context. Contexts idle at the time of reconfiguration are not
2372          * trapped behind the barrier.
2373          */
2374         spin_lock(&i915->gem.contexts.lock);
2375         list_for_each_entry_safe(ctx, cn, &i915->gem.contexts.list, link) {
2376                 if (!kref_get_unless_zero(&ctx->ref))
2377                         continue;
2378
2379                 spin_unlock(&i915->gem.contexts.lock);
2380
2381                 err = gen8_configure_context(ctx, regs, num_regs);
2382                 if (err) {
2383                         i915_gem_context_put(ctx);
2384                         return err;
2385                 }
2386
2387                 spin_lock(&i915->gem.contexts.lock);
2388                 list_safe_reset_next(ctx, cn, link);
2389                 i915_gem_context_put(ctx);
2390         }
2391         spin_unlock(&i915->gem.contexts.lock);
2392
2393         /*
2394          * After updating all other contexts, we need to modify ourselves.
2395          * If we don't modify the kernel_context, we do not get events while
2396          * idle.
2397          */
2398         for_each_uabi_engine(engine, i915) {
2399                 struct intel_context *ce = engine->kernel_context;
2400
2401                 if (engine->class != RENDER_CLASS)
2402                         continue;
2403
2404                 regs[0].value = intel_sseu_make_rpcs(engine->gt, &ce->sseu);
2405
2406                 err = gen8_modify_self(ce, regs, num_regs, active);
2407                 if (err)
2408                         return err;
2409         }
2410
2411         return 0;
2412 }
2413
2414 static int
2415 gen12_configure_all_contexts(struct i915_perf_stream *stream,
2416                              const struct i915_oa_config *oa_config,
2417                              struct i915_active *active)
2418 {
2419         struct flex regs[] = {
2420                 {
2421                         GEN8_R_PWR_CLK_STATE,
2422                         CTX_R_PWR_CLK_STATE,
2423                 },
2424         };
2425
2426         return oa_configure_all_contexts(stream,
2427                                          regs, ARRAY_SIZE(regs),
2428                                          active);
2429 }
2430
2431 static int
2432 lrc_configure_all_contexts(struct i915_perf_stream *stream,
2433                            const struct i915_oa_config *oa_config,
2434                            struct i915_active *active)
2435 {
2436         /* The MMIO offsets for Flex EU registers aren't contiguous */
2437         const u32 ctx_flexeu0 = stream->perf->ctx_flexeu0_offset;
2438 #define ctx_flexeuN(N) (ctx_flexeu0 + 2 * (N) + 1)
2439         struct flex regs[] = {
2440                 {
2441                         GEN8_R_PWR_CLK_STATE,
2442                         CTX_R_PWR_CLK_STATE,
2443                 },
2444                 {
2445                         GEN8_OACTXCONTROL,
2446                         stream->perf->ctx_oactxctrl_offset + 1,
2447                 },
2448                 { EU_PERF_CNTL0, ctx_flexeuN(0) },
2449                 { EU_PERF_CNTL1, ctx_flexeuN(1) },
2450                 { EU_PERF_CNTL2, ctx_flexeuN(2) },
2451                 { EU_PERF_CNTL3, ctx_flexeuN(3) },
2452                 { EU_PERF_CNTL4, ctx_flexeuN(4) },
2453                 { EU_PERF_CNTL5, ctx_flexeuN(5) },
2454                 { EU_PERF_CNTL6, ctx_flexeuN(6) },
2455         };
2456 #undef ctx_flexeuN
2457         int i;
2458
2459         regs[1].value =
2460                 (stream->period_exponent << GEN8_OA_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
2461                 (stream->periodic ? GEN8_OA_TIMER_ENABLE : 0) |
2462                 GEN8_OA_COUNTER_RESUME;
2463
2464         for (i = 2; i < ARRAY_SIZE(regs); i++)
2465                 regs[i].value = oa_config_flex_reg(oa_config, regs[i].reg);
2466
2467         return oa_configure_all_contexts(stream,
2468                                          regs, ARRAY_SIZE(regs),
2469                                          active);
2470 }
2471
2472 static int
2473 gen8_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream,
2474                        struct i915_active *active)
2475 {
2476         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2477         struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
2478         int ret;
2479
2480         /*
2481          * We disable slice/unslice clock ratio change reports on SKL since
2482          * they are too noisy. The HW generates a lot of redundant reports
2483          * where the ratio hasn't really changed causing a lot of redundant
2484          * work to processes and increasing the chances we'll hit buffer
2485          * overruns.
2486          *
2487          * Although we don't currently use the 'disable overrun' OABUFFER
2488          * feature it's worth noting that clock ratio reports have to be
2489          * disabled before considering to use that feature since the HW doesn't
2490          * correctly block these reports.
2491          *
2492          * Currently none of the high-level metrics we have depend on knowing
2493          * this ratio to normalize.
2494          *
2495          * Note: This register is not power context saved and restored, but
2496          * that's OK considering that we disable RC6 while the OA unit is
2497          * enabled.
2498          *
2499          * The _INCLUDE_CLK_RATIO bit allows the slice/unslice frequency to
2500          * be read back from automatically triggered reports, as part of the
2501          * RPT_ID field.
2502          */
2503         if (IS_GRAPHICS_VER(stream->perf->i915, 9, 11)) {
2504                 intel_uncore_write(uncore, GEN8_OA_DEBUG,
2505                                    _MASKED_BIT_ENABLE(GEN9_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
2506                                                       GEN9_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO));
2507         }
2508
2509         /*
2510          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
2511          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
2512          * registers.
2513          */
2514         ret = lrc_configure_all_contexts(stream, oa_config, active);
2515         if (ret)
2516                 return ret;
2517
2518         return emit_oa_config(stream,
2519                               stream->oa_config, oa_context(stream),
2520                               active);
2521 }
2522
2523 static u32 oag_report_ctx_switches(const struct i915_perf_stream *stream)
2524 {
2525         return _MASKED_FIELD(GEN12_OAG_OA_DEBUG_DISABLE_CTX_SWITCH_REPORTS,
2526                              (stream->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) ?
2527                              0 : GEN12_OAG_OA_DEBUG_DISABLE_CTX_SWITCH_REPORTS);
2528 }
2529
2530 static int
2531 gen12_enable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream,
2532                         struct i915_active *active)
2533 {
2534         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2535         struct i915_oa_config *oa_config = stream->oa_config;
2536         bool periodic = stream->periodic;
2537         u32 period_exponent = stream->period_exponent;
2538         int ret;
2539
2540         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OA_DEBUG,
2541                            /* Disable clk ratio reports, like previous Gens. */
2542                            _MASKED_BIT_ENABLE(GEN12_OAG_OA_DEBUG_DISABLE_CLK_RATIO_REPORTS |
2543                                               GEN12_OAG_OA_DEBUG_INCLUDE_CLK_RATIO) |
2544                            /*
2545                             * If the user didn't require OA reports, instruct
2546                             * the hardware not to emit ctx switch reports.
2547                             */
2548                            oag_report_ctx_switches(stream));
2549
2550         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OAGLBCTXCTRL, periodic ?
2551                            (GEN12_OAG_OAGLBCTXCTRL_COUNTER_RESUME |
2552                             GEN12_OAG_OAGLBCTXCTRL_TIMER_ENABLE |
2553                             (period_exponent << GEN12_OAG_OAGLBCTXCTRL_TIMER_PERIOD_SHIFT))
2554                             : 0);
2555
2556         /*
2557          * Update all contexts prior writing the mux configurations as we need
2558          * to make sure all slices/subslices are ON before writing to NOA
2559          * registers.
2560          */
2561         ret = gen12_configure_all_contexts(stream, oa_config, active);
2562         if (ret)
2563                 return ret;
2564
2565         /*
2566          * For Gen12, performance counters are context
2567          * saved/restored. Only enable it for the context that
2568          * requested this.
2569          */
2570         if (stream->ctx) {
2571                 ret = gen12_configure_oar_context(stream, active);
2572                 if (ret)
2573                         return ret;
2574         }
2575
2576         return emit_oa_config(stream,
2577                               stream->oa_config, oa_context(stream),
2578                               active);
2579 }
2580
2581 static void gen8_disable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
2582 {
2583         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2584
2585         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
2586         lrc_configure_all_contexts(stream, NULL, NULL);
2587
2588         intel_uncore_rmw(uncore, GDT_CHICKEN_BITS, GT_NOA_ENABLE, 0);
2589 }
2590
2591 static void gen11_disable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
2592 {
2593         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2594
2595         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
2596         lrc_configure_all_contexts(stream, NULL, NULL);
2597
2598         /* Make sure we disable noa to save power. */
2599         intel_uncore_rmw(uncore, RPM_CONFIG1, GEN10_GT_NOA_ENABLE, 0);
2600 }
2601
2602 static void gen12_disable_metric_set(struct i915_perf_stream *stream)
2603 {
2604         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2605
2606         /* Reset all contexts' slices/subslices configurations. */
2607         gen12_configure_all_contexts(stream, NULL, NULL);
2608
2609         /* disable the context save/restore or OAR counters */
2610         if (stream->ctx)
2611                 gen12_configure_oar_context(stream, NULL);
2612
2613         /* Make sure we disable noa to save power. */
2614         intel_uncore_rmw(uncore, RPM_CONFIG1, GEN10_GT_NOA_ENABLE, 0);
2615 }
2616
2617 static void gen7_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
2618 {
2619         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2620         struct i915_gem_context *ctx = stream->ctx;
2621         u32 ctx_id = stream->specific_ctx_id;
2622         bool periodic = stream->periodic;
2623         u32 period_exponent = stream->period_exponent;
2624         u32 report_format = stream->oa_buffer.format;
2625
2626         /*
2627          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
2628          *
2629          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
2630          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
2631          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
2632          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
2633          * memory which this helps maintains.
2634          */
2635         gen7_init_oa_buffer(stream);
2636
2637         intel_uncore_write(uncore, GEN7_OACONTROL,
2638                            (ctx_id & GEN7_OACONTROL_CTX_MASK) |
2639                            (period_exponent <<
2640                             GEN7_OACONTROL_TIMER_PERIOD_SHIFT) |
2641                            (periodic ? GEN7_OACONTROL_TIMER_ENABLE : 0) |
2642                            (report_format << GEN7_OACONTROL_FORMAT_SHIFT) |
2643                            (ctx ? GEN7_OACONTROL_PER_CTX_ENABLE : 0) |
2644                            GEN7_OACONTROL_ENABLE);
2645 }
2646
2647 static void gen8_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
2648 {
2649         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2650         u32 report_format = stream->oa_buffer.format;
2651
2652         /*
2653          * Reset buf pointers so we don't forward reports from before now.
2654          *
2655          * Think carefully if considering trying to avoid this, since it
2656          * also ensures status flags and the buffer itself are cleared
2657          * in error paths, and we have checks for invalid reports based
2658          * on the assumption that certain fields are written to zeroed
2659          * memory which this helps maintains.
2660          */
2661         gen8_init_oa_buffer(stream);
2662
2663         /*
2664          * Note: we don't rely on the hardware to perform single context
2665          * filtering and instead filter on the cpu based on the context-id
2666          * field of reports
2667          */
2668         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OACONTROL,
2669                            (report_format << GEN8_OA_REPORT_FORMAT_SHIFT) |
2670                            GEN8_OA_COUNTER_ENABLE);
2671 }
2672
2673 static void gen12_oa_enable(struct i915_perf_stream *stream)
2674 {
2675         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2676         u32 report_format = stream->oa_buffer.format;
2677
2678         /*
2679          * If we don't want OA reports from the OA buffer, then we don't even
2680          * need to program the OAG unit.
2681          */
2682         if (!(stream->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT))
2683                 return;
2684
2685         gen12_init_oa_buffer(stream);
2686
2687         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OACONTROL,
2688                            (report_format << GEN12_OAG_OACONTROL_OA_COUNTER_FORMAT_SHIFT) |
2689                            GEN12_OAG_OACONTROL_OA_COUNTER_ENABLE);
2690 }
2691
2692 /**
2693  * i915_oa_stream_enable - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` for OA stream
2694  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
2695  *
2696  * [Re]enables hardware periodic sampling according to the period configured
2697  * when opening the stream. This also starts a hrtimer that will periodically
2698  * check for data in the circular OA buffer for notifying userspace (e.g.
2699  * during a read() or poll()).
2700  */
2701 static void i915_oa_stream_enable(struct i915_perf_stream *stream)
2702 {
2703         stream->pollin = false;
2704
2705         stream->perf->ops.oa_enable(stream);
2706
2707         if (stream->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)
2708                 hrtimer_start(&stream->poll_check_timer,
2709                               ns_to_ktime(stream->poll_oa_period),
2710                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
2711 }
2712
2713 static void gen7_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
2714 {
2715         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2716
2717         intel_uncore_write(uncore, GEN7_OACONTROL, 0);
2718         if (intel_wait_for_register(uncore,
2719                                     GEN7_OACONTROL, GEN7_OACONTROL_ENABLE, 0,
2720                                     50))
2721                 drm_err(&stream->perf->i915->drm,
2722                         "wait for OA to be disabled timed out\n");
2723 }
2724
2725 static void gen8_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
2726 {
2727         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2728
2729         intel_uncore_write(uncore, GEN8_OACONTROL, 0);
2730         if (intel_wait_for_register(uncore,
2731                                     GEN8_OACONTROL, GEN8_OA_COUNTER_ENABLE, 0,
2732                                     50))
2733                 drm_err(&stream->perf->i915->drm,
2734                         "wait for OA to be disabled timed out\n");
2735 }
2736
2737 static void gen12_oa_disable(struct i915_perf_stream *stream)
2738 {
2739         struct intel_uncore *uncore = stream->uncore;
2740
2741         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OAG_OACONTROL, 0);
2742         if (intel_wait_for_register(uncore,
2743                                     GEN12_OAG_OACONTROL,
2744                                     GEN12_OAG_OACONTROL_OA_COUNTER_ENABLE, 0,
2745                                     50))
2746                 drm_err(&stream->perf->i915->drm,
2747                         "wait for OA to be disabled timed out\n");
2748
2749         intel_uncore_write(uncore, GEN12_OA_TLB_INV_CR, 1);
2750         if (intel_wait_for_register(uncore,
2751                                     GEN12_OA_TLB_INV_CR,
2752                                     1, 0,
2753                                     50))
2754                 drm_err(&stream->perf->i915->drm,
2755                         "wait for OA tlb invalidate timed out\n");
2756 }
2757
2758 /**
2759  * i915_oa_stream_disable - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` for OA stream
2760  * @stream: An i915 perf stream opened for OA metrics
2761  *
2762  * Stops the OA unit from periodically writing counter reports into the
2763  * circular OA buffer. This also stops the hrtimer that periodically checks for
2764  * data in the circular OA buffer, for notifying userspace.
2765  */
2766 static void i915_oa_stream_disable(struct i915_perf_stream *stream)
2767 {
2768         stream->perf->ops.oa_disable(stream);
2769
2770         if (stream->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT)
2771                 hrtimer_cancel(&stream->poll_check_timer);
2772 }
2773
2774 static const struct i915_perf_stream_ops i915_oa_stream_ops = {
2775         .destroy = i915_oa_stream_destroy,
2776         .enable = i915_oa_stream_enable,
2777         .disable = i915_oa_stream_disable,
2778         .wait_unlocked = i915_oa_wait_unlocked,
2779         .poll_wait = i915_oa_poll_wait,
2780         .read = i915_oa_read,
2781 };
2782
2783 static int i915_perf_stream_enable_sync(struct i915_perf_stream *stream)
2784 {
2785         struct i915_active *active;
2786         int err;
2787
2788         active = i915_active_create();
2789         if (!active)
2790                 return -ENOMEM;
2791
2792         err = stream->perf->ops.enable_metric_set(stream, active);
2793         if (err == 0)
2794                 __i915_active_wait(active, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
2795
2796         i915_active_put(active);
2797         return err;
2798 }
2799
2800 static void
2801 get_default_sseu_config(struct intel_sseu *out_sseu,
2802                         struct intel_engine_cs *engine)
2803 {
2804         const struct sseu_dev_info *devinfo_sseu = &engine->gt->info.sseu;
2805
2806         *out_sseu = intel_sseu_from_device_info(devinfo_sseu);
2807
2808         if (GRAPHICS_VER(engine->i915) == 11) {
2809                 /*
2810                  * We only need subslice count so it doesn't matter which ones
2811                  * we select - just turn off low bits in the amount of half of
2812                  * all available subslices per slice.
2813                  */
2814                 out_sseu->subslice_mask =
2815                         ~(~0 << (hweight8(out_sseu->subslice_mask) / 2));
2816                 out_sseu->slice_mask = 0x1;
2817         }
2818 }
2819
2820 static int
2821 get_sseu_config(struct intel_sseu *out_sseu,
2822                 struct intel_engine_cs *engine,
2823                 const struct drm_i915_gem_context_param_sseu *drm_sseu)
2824 {
2825         if (drm_sseu->engine.engine_class != engine->uabi_class ||
2826             drm_sseu->engine.engine_instance != engine->uabi_instance)
2827                 return -EINVAL;
2828
2829         return i915_gem_user_to_context_sseu(engine->gt, drm_sseu, out_sseu);
2830 }
2831
2832 /**
2833  * i915_oa_stream_init - validate combined props for OA stream and init
2834  * @stream: An i915 perf stream
2835  * @param: The open parameters passed to `DRM_I915_PERF_OPEN`
2836  * @props: The property state that configures stream (individually validated)
2837  *
2838  * While read_properties_unlocked() validates properties in isolation it
2839  * doesn't ensure that the combination necessarily makes sense.
2840  *
2841  * At this point it has been determined that userspace wants a stream of
2842  * OA metrics, but still we need to further validate the combined
2843  * properties are OK.
2844  *
2845  * If the configuration makes sense then we can allocate memory for
2846  * a circular OA buffer and apply the requested metric set configuration.
2847  *
2848  * Returns: zero on success or a negative error code.
2849  */
2850 static int i915_oa_stream_init(struct i915_perf_stream *stream,
2851                                struct drm_i915_perf_open_param *param,
2852                                struct perf_open_properties *props)
2853 {
2854         struct drm_i915_private *i915 = stream->perf->i915;
2855         struct i915_perf *perf = stream->perf;
2856         int format_size;
2857         int ret;
2858
2859         if (!props->engine) {
2860                 DRM_DEBUG("OA engine not specified\n");
2861                 return -EINVAL;
2862         }
2863
2864         /*
2865          * If the sysfs metrics/ directory wasn't registered for some
2866          * reason then don't let userspace try their luck with config
2867          * IDs
2868          */
2869         if (!perf->metrics_kobj) {
2870                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
2871                 return -EINVAL;
2872         }
2873
2874         if (!(props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) &&
2875             (GRAPHICS_VER(perf->i915) < 12 || !stream->ctx)) {
2876                 DRM_DEBUG("Only OA report sampling supported\n");
2877                 return -EINVAL;
2878         }
2879
2880         if (!perf->ops.enable_metric_set) {
2881                 DRM_DEBUG("OA unit not supported\n");
2882                 return -ENODEV;
2883         }
2884
2885         /*
2886          * To avoid the complexity of having to accurately filter
2887          * counter reports and marshal to the appropriate client
2888          * we currently only allow exclusive access
2889          */
2890         if (perf->exclusive_stream) {
2891                 DRM_DEBUG("OA unit already in use\n");
2892                 return -EBUSY;
2893         }
2894
2895         if (!props->oa_format) {
2896                 DRM_DEBUG("OA report format not specified\n");
2897                 return -EINVAL;
2898         }
2899
2900         stream->engine = props->engine;
2901         stream->uncore = stream->engine->gt->uncore;
2902
2903         stream->sample_size = sizeof(struct drm_i915_perf_record_header);
2904
2905         format_size = perf->oa_formats[props->oa_format].size;
2906
2907         stream->sample_flags = props->sample_flags;
2908         stream->sample_size += format_size;
2909
2910         stream->oa_buffer.format_size = format_size;
2911         if (drm_WARN_ON(&i915->drm, stream->oa_buffer.format_size == 0))
2912                 return -EINVAL;
2913
2914         stream->hold_preemption = props->hold_preemption;
2915
2916         stream->oa_buffer.format =
2917                 perf->oa_formats[props->oa_format].format;
2918
2919         stream->periodic = props->oa_periodic;
2920         if (stream->periodic)
2921                 stream->period_exponent = props->oa_period_exponent;
2922
2923         if (stream->ctx) {
2924                 ret = oa_get_render_ctx_id(stream);
2925                 if (ret) {
2926                         DRM_DEBUG("Invalid context id to filter with\n");
2927                         return ret;
2928                 }
2929         }
2930
2931         ret = alloc_noa_wait(stream);
2932         if (ret) {
2933                 DRM_DEBUG("Unable to allocate NOA wait batch buffer\n");
2934                 goto err_noa_wait_alloc;
2935         }
2936
2937         stream->oa_config = i915_perf_get_oa_config(perf, props->metrics_set);
2938         if (!stream->oa_config) {
2939                 DRM_DEBUG("Invalid OA config id=%i\n", props->metrics_set);
2940                 ret = -EINVAL;
2941                 goto err_config;
2942         }
2943
2944         /* PRM - observability performance counters:
2945          *
2946          *   OACONTROL, performance counter enable, note:
2947          *
2948          *   "When this bit is set, in order to have coherent counts,
2949          *   RC6 power state and trunk clock gating must be disabled.
2950          *   This can be achieved by programming MMIO registers as
2951          *   0xA094=0 and 0xA090[31]=1"
2952          *
2953          *   In our case we are expecting that taking pm + FORCEWAKE
2954          *   references will effectively disable RC6.
2955          */
2956         intel_engine_pm_get(stream->engine);
2957         intel_uncore_forcewake_get(stream->uncore, FORCEWAKE_ALL);
2958
2959         ret = alloc_oa_buffer(stream);
2960         if (ret)
2961                 goto err_oa_buf_alloc;
2962
2963         stream->ops = &i915_oa_stream_ops;
2964
2965         perf->sseu = props->sseu;
2966         WRITE_ONCE(perf->exclusive_stream, stream);
2967
2968         ret = i915_perf_stream_enable_sync(stream);
2969         if (ret) {
2970                 DRM_DEBUG("Unable to enable metric set\n");
2971                 goto err_enable;
2972         }
2973
2974         DRM_DEBUG("opening stream oa config uuid=%s\n",
2975                   stream->oa_config->uuid);
2976
2977         hrtimer_init(&stream->poll_check_timer,
2978                      CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2979         stream->poll_check_timer.function = oa_poll_check_timer_cb;
2980         init_waitqueue_head(&stream->poll_wq);
2981         spin_lock_init(&stream->oa_buffer.ptr_lock);
2982
2983         return 0;
2984
2985 err_enable:
2986         WRITE_ONCE(perf->exclusive_stream, NULL);
2987         perf->ops.disable_metric_set(stream);
2988
2989         free_oa_buffer(stream);
2990
2991 err_oa_buf_alloc:
2992         free_oa_configs(stream);
2993
2994         intel_uncore_forcewake_put(stream->uncore, FORCEWAKE_ALL);
2995         intel_engine_pm_put(stream->engine);
2996
2997 err_config:
2998         free_noa_wait(stream);
2999
3000 err_noa_wait_alloc:
3001         if (stream->ctx)
3002                 oa_put_render_ctx_id(stream);
3003
3004         return ret;
3005 }
3006
3007 void i915_oa_init_reg_state(const struct intel_context *ce,
3008                             const struct intel_engine_cs *engine)
3009 {
3010         struct i915_perf_stream *stream;
3011
3012         if (engine->class != RENDER_CLASS)
3013                 return;
3014
3015         /* perf.exclusive_stream serialised by lrc_configure_all_contexts() */
3016         stream = READ_ONCE(engine->i915->perf.exclusive_stream);
3017         if (stream && GRAPHICS_VER(stream->perf->i915) < 12)
3018                 gen8_update_reg_state_unlocked(ce, stream);
3019 }
3020
3021 /**
3022  * i915_perf_read - handles read() FOP for i915 perf stream FDs
3023  * @file: An i915 perf stream file
3024  * @buf: destination buffer given by userspace
3025  * @count: the number of bytes userspace wants to read
3026  * @ppos: (inout) file seek position (unused)
3027  *
3028  * The entry point for handling a read() on a stream file descriptor from
3029  * userspace. Most of the work is left to the i915_perf_read_locked() and
3030  * &i915_perf_stream_ops->read but to save having stream implementations (of
3031  * which we might have multiple later) we handle blocking read here.
3032  *
3033  * We can also consistently treat trying to read from a disabled stream
3034  * as an IO error so implementations can assume the stream is enabled
3035  * while reading.
3036  *
3037  * Returns: The number of bytes copied or a negative error code on failure.
3038  */
3039 static ssize_t i915_perf_read(struct file *file,
3040                               char __user *buf,
3041                               size_t count,
3042                               loff_t *ppos)
3043 {
3044         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
3045         struct i915_perf *perf = stream->perf;
3046         size_t offset = 0;
3047         int ret;
3048
3049         /* To ensure it's handled consistently we simply treat all reads of a
3050          * disabled stream as an error. In particular it might otherwise lead
3051          * to a deadlock for blocking file descriptors...
3052          */
3053         if (!stream->enabled || !(stream->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT))
3054                 return -EIO;
3055
3056         if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
3057                 /* There's the small chance of false positives from
3058                  * stream->ops->wait_unlocked.
3059                  *
3060                  * E.g. with single context filtering since we only wait until
3061                  * oabuffer has >= 1 report we don't immediately know whether
3062                  * any reports really belong to the current context
3063                  */
3064                 do {
3065                         ret = stream->ops->wait_unlocked(stream);
3066                         if (ret)
3067                                 return ret;
3068
3069                         mutex_lock(&perf->lock);
3070                         ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
3071                         mutex_unlock(&perf->lock);
3072                 } while (!offset && !ret);
3073         } else {
3074                 mutex_lock(&perf->lock);
3075                 ret = stream->ops->read(stream, buf, count, &offset);
3076                 mutex_unlock(&perf->lock);
3077         }
3078
3079         /* We allow the poll checking to sometimes report false positive EPOLLIN
3080          * events where we might actually report EAGAIN on read() if there's
3081          * not really any data available. In this situation though we don't
3082          * want to enter a busy loop between poll() reporting a EPOLLIN event
3083          * and read() returning -EAGAIN. Clearing the oa.pollin state here
3084          * effectively ensures we back off until the next hrtimer callback
3085          * before reporting another EPOLLIN event.
3086          * The exception to this is if ops->read() returned -ENOSPC which means
3087          * that more OA data is available than could fit in the user provided
3088          * buffer. In this case we want the next poll() call to not block.
3089          */
3090         if (ret != -ENOSPC)
3091                 stream->pollin = false;
3092
3093         /* Possible values for ret are 0, -EFAULT, -ENOSPC, -EIO, ... */
3094         return offset ?: (ret ?: -EAGAIN);
3095 }
3096
3097 static enum hrtimer_restart oa_poll_check_timer_cb(struct hrtimer *hrtimer)
3098 {
3099         struct i915_perf_stream *stream =
3100                 container_of(hrtimer, typeof(*stream), poll_check_timer);
3101
3102         if (oa_buffer_check_unlocked(stream)) {
3103                 stream->pollin = true;
3104                 wake_up(&stream->poll_wq);
3105         }
3106
3107         hrtimer_forward_now(hrtimer,
3108                             ns_to_ktime(stream->poll_oa_period));
3109
3110         return HRTIMER_RESTART;
3111 }
3112
3113 /**
3114  * i915_perf_poll_locked - poll_wait() with a suitable wait queue for stream
3115  * @stream: An i915 perf stream
3116  * @file: An i915 perf stream file
3117  * @wait: poll() state table
3118  *
3119  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this calls through to
3120  * &i915_perf_stream_ops->poll_wait to call poll_wait() with a wait queue that
3121  * will be woken for new stream data.
3122  *
3123  * Note: The &perf->lock mutex has been taken to serialize
3124  * with any non-file-operation driver hooks.
3125  *
3126  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
3127  */
3128 static __poll_t i915_perf_poll_locked(struct i915_perf_stream *stream,
3129                                       struct file *file,
3130                                       poll_table *wait)
3131 {
3132         __poll_t events = 0;
3133
3134         stream->ops->poll_wait(stream, file, wait);
3135
3136         /* Note: we don't explicitly check whether there's something to read
3137          * here since this path may be very hot depending on what else
3138          * userspace is polling, or on the timeout in use. We rely solely on
3139          * the hrtimer/oa_poll_check_timer_cb to notify us when there are
3140          * samples to read.
3141          */
3142         if (stream->pollin)
3143                 events |= EPOLLIN;
3144
3145         return events;
3146 }
3147
3148 /**
3149  * i915_perf_poll - call poll_wait() with a suitable wait queue for stream
3150  * @file: An i915 perf stream file
3151  * @wait: poll() state table
3152  *
3153  * For handling userspace polling on an i915 perf stream, this ensures
3154  * poll_wait() gets called with a wait queue that will be woken for new stream
3155  * data.
3156  *
3157  * Note: Implementation deferred to i915_perf_poll_locked()
3158  *
3159  * Returns: any poll events that are ready without sleeping
3160  */
3161 static __poll_t i915_perf_poll(struct file *file, poll_table *wait)
3162 {
3163         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
3164         struct i915_perf *perf = stream->perf;
3165         __poll_t ret;
3166
3167         mutex_lock(&perf->lock);
3168         ret = i915_perf_poll_locked(stream, file, wait);
3169         mutex_unlock(&perf->lock);
3170
3171         return ret;
3172 }
3173
3174 /**
3175  * i915_perf_enable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_ENABLE` ioctl
3176  * @stream: A disabled i915 perf stream
3177  *
3178  * [Re]enables the associated capture of data for this stream.
3179  *
3180  * If a stream was previously enabled then there's currently no intention
3181  * to provide userspace any guarantee about the preservation of previously
3182  * buffered data.
3183  */
3184 static void i915_perf_enable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
3185 {
3186         if (stream->enabled)
3187                 return;
3188
3189         /* Allow stream->ops->enable() to refer to this */
3190         stream->enabled = true;
3191
3192         if (stream->ops->enable)
3193                 stream->ops->enable(stream);
3194
3195         if (stream->hold_preemption)
3196                 intel_context_set_nopreempt(stream->pinned_ctx);
3197 }
3198
3199 /**
3200  * i915_perf_disable_locked - handle `I915_PERF_IOCTL_DISABLE` ioctl
3201  * @stream: An enabled i915 perf stream
3202  *
3203  * Disables the associated capture of data for this stream.
3204  *
3205  * The intention is that disabling an re-enabling a stream will ideally be
3206  * cheaper than destroying and re-opening a stream with the same configuration,
3207  * though there are no formal guarantees about what state or buffered data
3208  * must be retained between disabling and re-enabling a stream.
3209  *
3210  * Note: while a stream is disabled it's considered an error for userspace
3211  * to attempt to read from the stream (-EIO).
3212  */
3213 static void i915_perf_disable_locked(struct i915_perf_stream *stream)
3214 {
3215         if (!stream->enabled)
3216                 return;
3217
3218         /* Allow stream->ops->disable() to refer to this */
3219         stream->enabled = false;
3220
3221         if (stream->hold_preemption)
3222                 intel_context_clear_nopreempt(stream->pinned_ctx);
3223
3224         if (stream->ops->disable)
3225                 stream->ops->disable(stream);
3226 }
3227
3228 static long i915_perf_config_locked(struct i915_perf_stream *stream,
3229                                     unsigned long metrics_set)
3230 {
3231         struct i915_oa_config *config;
3232         long ret = stream->oa_config->id;
3233
3234         config = i915_perf_get_oa_config(stream->perf, metrics_set);
3235         if (!config)
3236                 return -EINVAL;
3237
3238         if (config != stream->oa_config) {
3239                 int err;
3240
3241                 /*
3242                  * If OA is bound to a specific context, emit the
3243                  * reconfiguration inline from that context. The update
3244                  * will then be ordered with respect to submission on that
3245                  * context.
3246                  *
3247                  * When set globally, we use a low priority kernel context,
3248                  * so it will effectively take effect when idle.
3249                  */
3250                 err = emit_oa_config(stream, config, oa_context(stream), NULL);
3251                 if (!err)
3252                         config = xchg(&stream->oa_config, config);
3253                 else
3254                         ret = err;
3255         }
3256
3257         i915_oa_config_put(config);
3258
3259         return ret;
3260 }
3261
3262 /**
3263  * i915_perf_ioctl_locked - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
3264  * @stream: An i915 perf stream
3265  * @cmd: the ioctl request
3266  * @arg: the ioctl data
3267  *
3268  * Note: The &perf->lock mutex has been taken to serialize
3269  * with any non-file-operation driver hooks.
3270  *
3271  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
3272  * an unknown ioctl request.
3273  */
3274 static long i915_perf_ioctl_locked(struct i915_perf_stream *stream,
3275                                    unsigned int cmd,
3276                                    unsigned long arg)
3277 {
3278         switch (cmd) {
3279         case I915_PERF_IOCTL_ENABLE:
3280                 i915_perf_enable_locked(stream);
3281                 return 0;
3282         case I915_PERF_IOCTL_DISABLE:
3283                 i915_perf_disable_locked(stream);
3284                 return 0;
3285         case I915_PERF_IOCTL_CONFIG:
3286                 return i915_perf_config_locked(stream, arg);
3287         }
3288
3289         return -EINVAL;
3290 }
3291
3292 /**
3293  * i915_perf_ioctl - support ioctl() usage with i915 perf stream FDs
3294  * @file: An i915 perf stream file
3295  * @cmd: the ioctl request
3296  * @arg: the ioctl data
3297  *
3298  * Implementation deferred to i915_perf_ioctl_locked().
3299  *
3300  * Returns: zero on success or a negative error code. Returns -EINVAL for
3301  * an unknown ioctl request.
3302  */
3303 static long i915_perf_ioctl(struct file *file,
3304                             unsigned int cmd,
3305                             unsigned long arg)
3306 {
3307         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
3308         struct i915_perf *perf = stream->perf;
3309         long ret;
3310
3311         mutex_lock(&perf->lock);
3312         ret = i915_perf_ioctl_locked(stream, cmd, arg);
3313         mutex_unlock(&perf->lock);
3314
3315         return ret;
3316 }
3317
3318 /**
3319  * i915_perf_destroy_locked - destroy an i915 perf stream
3320  * @stream: An i915 perf stream
3321  *
3322  * Frees all resources associated with the given i915 perf @stream, disabling
3323  * any associated data capture in the process.
3324  *
3325  * Note: The &perf->lock mutex has been taken to serialize
3326  * with any non-file-operation driver hooks.
3327  */
3328 static void i915_perf_destroy_locked(struct i915_perf_stream *stream)
3329 {
3330         if (stream->enabled)
3331                 i915_perf_disable_locked(stream);
3332
3333         if (stream->ops->destroy)
3334                 stream->ops->destroy(stream);
3335
3336         if (stream->ctx)
3337                 i915_gem_context_put(stream->ctx);
3338
3339         kfree(stream);
3340 }
3341
3342 /**
3343  * i915_perf_release - handles userspace close() of a stream file
3344  * @inode: anonymous inode associated with file
3345  * @file: An i915 perf stream file
3346  *
3347  * Cleans up any resources associated with an open i915 perf stream file.
3348  *
3349  * NB: close() can't really fail from the userspace point of view.
3350  *
3351  * Returns: zero on success or a negative error code.
3352  */
3353 static int i915_perf_release(struct inode *inode, struct file *file)
3354 {
3355         struct i915_perf_stream *stream = file->private_data;
3356         struct i915_perf *perf = stream->perf;
3357
3358         mutex_lock(&perf->lock);
3359         i915_perf_destroy_locked(stream);
3360         mutex_unlock(&perf->lock);
3361
3362         /* Release the reference the perf stream kept on the driver. */
3363         drm_dev_put(&perf->i915->drm);
3364
3365         return 0;
3366 }
3367
3368
3369 static const struct file_operations fops = {
3370         .owner          = THIS_MODULE,
3371         .llseek         = no_llseek,
3372         .release        = i915_perf_release,
3373         .poll           = i915_perf_poll,
3374         .read           = i915_perf_read,
3375         .unlocked_ioctl = i915_perf_ioctl,
3376         /* Our ioctl have no arguments, so it's safe to use the same function
3377          * to handle 32bits compatibility.
3378          */
3379         .compat_ioctl   = i915_perf_ioctl,
3380 };
3381
3382
3383 /**
3384  * i915_perf_open_ioctl_locked - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
3385  * @perf: i915 perf instance
3386  * @param: The open parameters passed to 'DRM_I915_PERF_OPEN`
3387  * @props: individually validated u64 property value pairs
3388  * @file: drm file
3389  *
3390  * See i915_perf_ioctl_open() for interface details.
3391  *
3392  * Implements further stream config validation and stream initialization on
3393  * behalf of i915_perf_open_ioctl() with the &perf->lock mutex
3394  * taken to serialize with any non-file-operation driver hooks.
3395  *
3396  * Note: at this point the @props have only been validated in isolation and
3397  * it's still necessary to validate that the combination of properties makes
3398  * sense.
3399  *
3400  * In the case where userspace is interested in OA unit metrics then further
3401  * config validation and stream initialization details will be handled by
3402  * i915_oa_stream_init(). The code here should only validate config state that
3403  * will be relevant to all stream types / backends.
3404  *
3405  * Returns: zero on success or a negative error code.
3406  */
3407 static int
3408 i915_perf_open_ioctl_locked(struct i915_perf *perf,
3409                             struct drm_i915_perf_open_param *param,
3410                             struct perf_open_properties *props,
3411                             struct drm_file *file)
3412 {
3413         struct i915_gem_context *specific_ctx = NULL;
3414         struct i915_perf_stream *stream = NULL;
3415         unsigned long f_flags = 0;
3416         bool privileged_op = true;
3417         int stream_fd;
3418         int ret;
3419
3420         if (props->single_context) {
3421                 u32 ctx_handle = props->ctx_handle;
3422                 struct drm_i915_file_private *file_priv = file->driver_priv;
3423
3424                 specific_ctx = i915_gem_context_lookup(file_priv, ctx_handle);
3425                 if (IS_ERR(specific_ctx)) {
3426                         DRM_DEBUG("Failed to look up context with ID %u for opening perf stream\n",
3427                                   ctx_handle);
3428                         ret = PTR_ERR(specific_ctx);
3429                         goto err;
3430                 }
3431         }
3432
3433         /*
3434          * On Haswell the OA unit supports clock gating off for a specific
3435          * context and in this mode there's no visibility of metrics for the
3436          * rest of the system, which we consider acceptable for a
3437          * non-privileged client.
3438          *
3439          * For Gen8->11 the OA unit no longer supports clock gating off for a
3440          * specific context and the kernel can't securely stop the counters
3441          * from updating as system-wide / global values. Even though we can
3442          * filter reports based on the included context ID we can't block
3443          * clients from seeing the raw / global counter values via
3444          * MI_REPORT_PERF_COUNT commands and so consider it a privileged op to
3445          * enable the OA unit by default.
3446          *
3447          * For Gen12+ we gain a new OAR unit that only monitors the RCS on a
3448          * per context basis. So we can relax requirements there if the user
3449          * doesn't request global stream access (i.e. query based sampling
3450          * using MI_RECORD_PERF_COUNT.
3451          */
3452         if (IS_HASWELL(perf->i915) && specific_ctx)
3453                 privileged_op = false;
3454         else if (GRAPHICS_VER(perf->i915) == 12 && specific_ctx &&
3455                  (props->sample_flags & SAMPLE_OA_REPORT) == 0)
3456                 privileged_op = false;
3457
3458         if (props->hold_preemption) {
3459                 if (!props->single_context) {
3460                         DRM_DEBUG("preemption disable with no context\n");
3461                         ret = -EINVAL;
3462                         goto err;
3463                 }
3464                 privileged_op = true;
3465         }
3466
3467         /*
3468          * Asking for SSEU configuration is a priviliged operation.
3469          */
3470         if (props->has_sseu)
3471                 privileged_op = true;
3472         else
3473                 get_default_sseu_config(&props->sseu, props->engine);
3474
3475         /* Similar to perf's kernel.perf_paranoid_cpu sysctl option
3476          * we check a dev.i915.perf_stream_paranoid sysctl option
3477          * to determine if it's ok to access system wide OA counters
3478          * without CAP_PERFMON or CAP_SYS_ADMIN privileges.
3479          */
3480         if (privileged_op &&
3481             i915_perf_stream_paranoid && !perfmon_capable()) {
3482                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to open i915 perf stream\n");
3483                 ret = -EACCES;
3484                 goto err_ctx;
3485         }
3486
3487         stream = kzalloc(sizeof(*stream), GFP_KERNEL);
3488         if (!stream) {
3489                 ret = -ENOMEM;
3490                 goto err_ctx;
3491         }
3492
3493         stream->perf = perf;
3494         stream->ctx = specific_ctx;
3495         stream->poll_oa_period = props->poll_oa_period;
3496
3497         ret = i915_oa_stream_init(stream, param, props);
3498         if (ret)
3499                 goto err_alloc;
3500
3501         /* we avoid simply assigning stream->sample_flags = props->sample_flags
3502          * to have _stream_init check the combination of sample flags more
3503          * thoroughly, but still this is the expected result at this point.
3504          */
3505         if (WARN_ON(stream->sample_flags != props->sample_flags)) {
3506                 ret = -ENODEV;
3507                 goto err_flags;
3508         }
3509
3510         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC)
3511                 f_flags |= O_CLOEXEC;
3512         if (param->flags & I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK)
3513                 f_flags |= O_NONBLOCK;
3514
3515         stream_fd = anon_inode_getfd("[i915_perf]", &fops, stream, f_flags);
3516         if (stream_fd < 0) {
3517                 ret = stream_fd;
3518                 goto err_flags;
3519         }
3520
3521         if (!(param->flags & I915_PERF_FLAG_DISABLED))
3522                 i915_perf_enable_locked(stream);
3523
3524         /* Take a reference on the driver that will be kept with stream_fd
3525          * until its release.
3526          */
3527         drm_dev_get(&perf->i915->drm);
3528
3529         return stream_fd;
3530
3531 err_flags:
3532         if (stream->ops->destroy)
3533                 stream->ops->destroy(stream);
3534 err_alloc:
3535         kfree(stream);
3536 err_ctx:
3537         if (specific_ctx)
3538                 i915_gem_context_put(specific_ctx);
3539 err:
3540         return ret;
3541 }
3542
3543 static u64 oa_exponent_to_ns(struct i915_perf *perf, int exponent)
3544 {
3545         return intel_gt_clock_interval_to_ns(to_gt(perf->i915),
3546                                              2ULL << exponent);
3547 }
3548
3549 static __always_inline bool
3550 oa_format_valid(struct i915_perf *perf, enum drm_i915_oa_format format)
3551 {
3552         return test_bit(format, perf->format_mask);
3553 }
3554
3555 static __always_inline void
3556 oa_format_add(struct i915_perf *perf, enum drm_i915_oa_format format)
3557 {
3558         __set_bit(format, perf->format_mask);
3559 }
3560
3561 /**
3562  * read_properties_unlocked - validate + copy userspace stream open properties
3563  * @perf: i915 perf instance
3564  * @uprops: The array of u64 key value pairs given by userspace
3565  * @n_props: The number of key value pairs expected in @uprops
3566  * @props: The stream configuration built up while validating properties
3567  *
3568  * Note this function only validates properties in isolation it doesn't
3569  * validate that the combination of properties makes sense or that all
3570  * properties necessary for a particular kind of stream have been set.
3571  *
3572  * Note that there currently aren't any ordering requirements for properties so
3573  * we shouldn't validate or assume anything about ordering here. This doesn't
3574  * rule out defining new properties with ordering requirements in the future.
3575  */
3576 static int read_properties_unlocked(struct i915_perf *perf,
3577                                     u64 __user *uprops,
3578                                     u32 n_props,
3579                                     struct perf_open_properties *props)
3580 {
3581         u64 __user *uprop = uprops;
3582         u32 i;
3583         int ret;
3584
3585         memset(props, 0, sizeof(struct perf_open_properties));
3586         props->poll_oa_period = DEFAULT_POLL_PERIOD_NS;
3587
3588         if (!n_props) {
3589                 DRM_DEBUG("No i915 perf properties given\n");
3590                 return -EINVAL;
3591         }
3592
3593         /* At the moment we only support using i915-perf on the RCS. */
3594         props->engine = intel_engine_lookup_user(perf->i915,
3595                                                  I915_ENGINE_CLASS_RENDER,
3596                                                  0);
3597         if (!props->engine) {
3598                 DRM_DEBUG("No RENDER-capable engines\n");
3599                 return -EINVAL;
3600         }
3601
3602         /* Considering that ID = 0 is reserved and assuming that we don't
3603          * (currently) expect any configurations to ever specify duplicate
3604          * values for a particular property ID then the last _PROP_MAX value is
3605          * one greater than the maximum number of properties we expect to get
3606          * from userspace.
3607          */
3608         if (n_props >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
3609                 DRM_DEBUG("More i915 perf properties specified than exist\n");
3610                 return -EINVAL;
3611         }
3612
3613         for (i = 0; i < n_props; i++) {
3614                 u64 oa_period, oa_freq_hz;
3615                 u64 id, value;
3616
3617                 ret = get_user(id, uprop);
3618                 if (ret)
3619                         return ret;
3620
3621                 ret = get_user(value, uprop + 1);
3622                 if (ret)
3623                         return ret;
3624
3625                 if (id == 0 || id >= DRM_I915_PERF_PROP_MAX) {
3626                         DRM_DEBUG("Unknown i915 perf property ID\n");
3627                         return -EINVAL;
3628                 }
3629
3630                 switch ((enum drm_i915_perf_property_id)id) {
3631                 case DRM_I915_PERF_PROP_CTX_HANDLE:
3632                         props->single_context = 1;
3633                         props->ctx_handle = value;
3634                         break;
3635                 case DRM_I915_PERF_PROP_SAMPLE_OA:
3636                         if (value)
3637                                 props->sample_flags |= SAMPLE_OA_REPORT;
3638                         break;
3639                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_METRICS_SET:
3640                         if (value == 0) {
3641                                 DRM_DEBUG("Unknown OA metric set ID\n");
3642                                 return -EINVAL;
3643                         }
3644                         props->metrics_set = value;
3645                         break;
3646                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_FORMAT:
3647                         if (value == 0 || value >= I915_OA_FORMAT_MAX) {
3648                                 DRM_DEBUG("Out-of-range OA report format %llu\n",
3649                                           value);
3650                                 return -EINVAL;
3651                         }
3652                         if (!oa_format_valid(perf, value)) {
3653                                 DRM_DEBUG("Unsupported OA report format %llu\n",
3654                                           value);
3655                                 return -EINVAL;
3656                         }
3657                         props->oa_format = value;
3658                         break;
3659                 case DRM_I915_PERF_PROP_OA_EXPONENT:
3660                         if (value > OA_EXPONENT_MAX) {
3661                                 DRM_DEBUG("OA timer exponent too high (> %u)\n",
3662                                          OA_EXPONENT_MAX);
3663                                 return -EINVAL;
3664                         }
3665
3666                         /* Theoretically we can program the OA unit to sample
3667                          * e.g. every 160ns for HSW, 167ns for BDW/SKL or 104ns
3668                          * for BXT. We don't allow such high sampling
3669                          * frequencies by default unless root.
3670                          */
3671
3672                         BUILD_BUG_ON(sizeof(oa_period) != 8);
3673                         oa_period = oa_exponent_to_ns(perf, value);
3674
3675                         /* This check is primarily to ensure that oa_period <=
3676                          * UINT32_MAX (before passing to do_div which only
3677                          * accepts a u32 denominator), but we can also skip
3678                          * checking anything < 1Hz which implicitly can't be
3679                          * limited via an integer oa_max_sample_rate.
3680                          */
3681                         if (oa_period <= NSEC_PER_SEC) {
3682                                 u64 tmp = NSEC_PER_SEC;
3683                                 do_div(tmp, oa_period);
3684                                 oa_freq_hz = tmp;
3685                         } else
3686                                 oa_freq_hz = 0;
3687
3688                         if (oa_freq_hz > i915_oa_max_sample_rate && !perfmon_capable()) {
3689                                 DRM_DEBUG("OA exponent would exceed the max sampling frequency (sysctl dev.i915.oa_max_sample_rate) %uHz without CAP_PERFMON or CAP_SYS_ADMIN privileges\n",
3690                                           i915_oa_max_sample_rate);
3691                                 return -EACCES;
3692                         }
3693
3694                         props->oa_periodic = true;
3695                         props->oa_period_exponent = value;
3696                         break;
3697                 case DRM_I915_PERF_PROP_HOLD_PREEMPTION:
3698                         props->hold_preemption = !!value;
3699                         break;
3700                 case DRM_I915_PERF_PROP_GLOBAL_SSEU: {
3701                         struct drm_i915_gem_context_param_sseu user_sseu;
3702
3703                         if (copy_from_user(&user_sseu,
3704                                            u64_to_user_ptr(value),
3705                                            sizeof(user_sseu))) {
3706                                 DRM_DEBUG("Unable to copy global sseu parameter\n");
3707                                 return -EFAULT;
3708                         }
3709
3710                         ret = get_sseu_config(&props->sseu, props->engine, &user_sseu);
3711                         if (ret) {
3712                                 DRM_DEBUG("Invalid SSEU configuration\n");
3713                                 return ret;
3714                         }
3715                         props->has_sseu = true;
3716                         break;
3717                 }
3718                 case DRM_I915_PERF_PROP_POLL_OA_PERIOD:
3719                         if (value < 100000 /* 100us */) {
3720                                 DRM_DEBUG("OA availability timer too small (%lluns < 100us)\n",
3721                                           value);
3722                                 return -EINVAL;
3723                         }
3724                         props->poll_oa_period = value;
3725                         break;
3726                 case DRM_I915_PERF_PROP_MAX:
3727                         MISSING_CASE(id);
3728                         return -EINVAL;
3729                 }
3730
3731                 uprop += 2;
3732         }
3733
3734         return 0;
3735 }
3736
3737 /**
3738  * i915_perf_open_ioctl - DRM ioctl() for userspace to open a stream FD
3739  * @dev: drm device
3740  * @data: ioctl data copied from userspace (unvalidated)
3741  * @file: drm file
3742  *
3743  * Validates the stream open parameters given by userspace including flags
3744  * and an array of u64 key, value pair properties.
3745  *
3746  * Very little is assumed up front about the nature of the stream being
3747  * opened (for instance we don't assume it's for periodic OA unit metrics). An
3748  * i915-perf stream is expected to be a suitable interface for other forms of
3749  * buffered data written by the GPU besides periodic OA metrics.
3750  *
3751  * Note we copy the properties from userspace outside of the i915 perf
3752  * mutex to avoid an awkward lockdep with mmap_lock.
3753  *
3754  * Most of the implementation details are handled by
3755  * i915_perf_open_ioctl_locked() after taking the &perf->lock
3756  * mutex for serializing with any non-file-operation driver hooks.
3757  *
3758  * Return: A newly opened i915 Perf stream file descriptor or negative
3759  * error code on failure.
3760  */
3761 int i915_perf_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
3762                          struct drm_file *file)
3763 {
3764         struct i915_perf *perf = &to_i915(dev)->perf;
3765         struct drm_i915_perf_open_param *param = data;
3766         struct perf_open_properties props;
3767         u32 known_open_flags;
3768         int ret;
3769
3770         if (!perf->i915) {
3771                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
3772                 return -ENOTSUPP;
3773         }
3774
3775         known_open_flags = I915_PERF_FLAG_FD_CLOEXEC |
3776                            I915_PERF_FLAG_FD_NONBLOCK |
3777                            I915_PERF_FLAG_DISABLED;
3778         if (param->flags & ~known_open_flags) {
3779                 DRM_DEBUG("Unknown drm_i915_perf_open_param flag\n");
3780                 return -EINVAL;
3781         }
3782
3783         ret = read_properties_unlocked(perf,
3784                                        u64_to_user_ptr(param->properties_ptr),
3785                                        param->num_properties,
3786                                        &props);
3787         if (ret)
3788                 return ret;
3789
3790         mutex_lock(&perf->lock);
3791         ret = i915_perf_open_ioctl_locked(perf, param, &props, file);
3792         mutex_unlock(&perf->lock);
3793
3794         return ret;
3795 }
3796
3797 /**
3798  * i915_perf_register - exposes i915-perf to userspace
3799  * @i915: i915 device instance
3800  *
3801  * In particular OA metric sets are advertised under a sysfs metrics/
3802  * directory allowing userspace to enumerate valid IDs that can be
3803  * used to open an i915-perf stream.
3804  */
3805 void i915_perf_register(struct drm_i915_private *i915)
3806 {
3807         struct i915_perf *perf = &i915->perf;
3808
3809         if (!perf->i915)
3810                 return;
3811
3812         /* To be sure we're synchronized with an attempted
3813          * i915_perf_open_ioctl(); considering that we register after
3814          * being exposed to userspace.
3815          */
3816         mutex_lock(&perf->lock);
3817
3818         perf->metrics_kobj =
3819                 kobject_create_and_add("metrics",
3820                                        &i915->drm.primary->kdev->kobj);
3821
3822         mutex_unlock(&perf->lock);
3823 }
3824
3825 /**
3826  * i915_perf_unregister - hide i915-perf from userspace
3827  * @i915: i915 device instance
3828  *
3829  * i915-perf state cleanup is split up into an 'unregister' and
3830  * 'deinit' phase where the interface is first hidden from
3831  * userspace by i915_perf_unregister() before cleaning up
3832  * remaining state in i915_perf_fini().
3833  */
3834 void i915_perf_unregister(struct drm_i915_private *i915)
3835 {
3836         struct i915_perf *perf = &i915->perf;
3837
3838         if (!perf->metrics_kobj)
3839                 return;
3840
3841         kobject_put(perf->metrics_kobj);
3842         perf->metrics_kobj = NULL;
3843 }
3844
3845 static bool gen8_is_valid_flex_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3846 {
3847         static const i915_reg_t flex_eu_regs[] = {
3848                 EU_PERF_CNTL0,
3849                 EU_PERF_CNTL1,
3850                 EU_PERF_CNTL2,
3851                 EU_PERF_CNTL3,
3852                 EU_PERF_CNTL4,
3853                 EU_PERF_CNTL5,
3854                 EU_PERF_CNTL6,
3855         };
3856         int i;
3857
3858         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flex_eu_regs); i++) {
3859                 if (i915_mmio_reg_offset(flex_eu_regs[i]) == addr)
3860                         return true;
3861         }
3862         return false;
3863 }
3864
3865 #define ADDR_IN_RANGE(addr, start, end) \
3866         ((addr) >= (start) && \
3867          (addr) <= (end))
3868
3869 #define REG_IN_RANGE(addr, start, end) \
3870         ((addr) >= i915_mmio_reg_offset(start) && \
3871          (addr) <= i915_mmio_reg_offset(end))
3872
3873 #define REG_EQUAL(addr, mmio) \
3874         ((addr) == i915_mmio_reg_offset(mmio))
3875
3876 static bool gen7_is_valid_b_counter_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3877 {
3878         return REG_IN_RANGE(addr, OASTARTTRIG1, OASTARTTRIG8) ||
3879                REG_IN_RANGE(addr, OAREPORTTRIG1, OAREPORTTRIG8) ||
3880                REG_IN_RANGE(addr, OACEC0_0, OACEC7_1);
3881 }
3882
3883 static bool gen7_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3884 {
3885         return REG_EQUAL(addr, HALF_SLICE_CHICKEN2) ||
3886                REG_IN_RANGE(addr, MICRO_BP0_0, NOA_WRITE) ||
3887                REG_IN_RANGE(addr, OA_PERFCNT1_LO, OA_PERFCNT2_HI) ||
3888                REG_IN_RANGE(addr, OA_PERFMATRIX_LO, OA_PERFMATRIX_HI);
3889 }
3890
3891 static bool gen8_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3892 {
3893         return gen7_is_valid_mux_addr(perf, addr) ||
3894                REG_EQUAL(addr, WAIT_FOR_RC6_EXIT) ||
3895                REG_IN_RANGE(addr, RPM_CONFIG0, NOA_CONFIG(8));
3896 }
3897
3898 static bool gen11_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3899 {
3900         return gen8_is_valid_mux_addr(perf, addr) ||
3901                REG_EQUAL(addr, GEN10_NOA_WRITE_HIGH) ||
3902                REG_IN_RANGE(addr, OA_PERFCNT3_LO, OA_PERFCNT4_HI);
3903 }
3904
3905 static bool hsw_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3906 {
3907         return gen7_is_valid_mux_addr(perf, addr) ||
3908                ADDR_IN_RANGE(addr, 0x25100, 0x2FF90) ||
3909                REG_IN_RANGE(addr, HSW_MBVID2_NOA0, HSW_MBVID2_NOA9) ||
3910                REG_EQUAL(addr, HSW_MBVID2_MISR0);
3911 }
3912
3913 static bool chv_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3914 {
3915         return gen7_is_valid_mux_addr(perf, addr) ||
3916                ADDR_IN_RANGE(addr, 0x182300, 0x1823A4);
3917 }
3918
3919 static bool gen12_is_valid_b_counter_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3920 {
3921         return REG_IN_RANGE(addr, GEN12_OAG_OASTARTTRIG1, GEN12_OAG_OASTARTTRIG8) ||
3922                REG_IN_RANGE(addr, GEN12_OAG_OAREPORTTRIG1, GEN12_OAG_OAREPORTTRIG8) ||
3923                REG_IN_RANGE(addr, GEN12_OAG_CEC0_0, GEN12_OAG_CEC7_1) ||
3924                REG_IN_RANGE(addr, GEN12_OAG_SCEC0_0, GEN12_OAG_SCEC7_1) ||
3925                REG_EQUAL(addr, GEN12_OAA_DBG_REG) ||
3926                REG_EQUAL(addr, GEN12_OAG_OA_PESS) ||
3927                REG_EQUAL(addr, GEN12_OAG_SPCTR_CNF);
3928 }
3929
3930 static bool gen12_is_valid_mux_addr(struct i915_perf *perf, u32 addr)
3931 {
3932         return REG_EQUAL(addr, NOA_WRITE) ||
3933                REG_EQUAL(addr, GEN10_NOA_WRITE_HIGH) ||
3934                REG_EQUAL(addr, GDT_CHICKEN_BITS) ||
3935                REG_EQUAL(addr, WAIT_FOR_RC6_EXIT) ||
3936                REG_EQUAL(addr, RPM_CONFIG0) ||
3937                REG_EQUAL(addr, RPM_CONFIG1) ||
3938                REG_IN_RANGE(addr, NOA_CONFIG(0), NOA_CONFIG(8));
3939 }
3940
3941 static u32 mask_reg_value(u32 reg, u32 val)
3942 {
3943         /* HALF_SLICE_CHICKEN2 is programmed with a the
3944          * WaDisableSTUnitPowerOptimization workaround. Make sure the value
3945          * programmed by userspace doesn't change this.
3946          */
3947         if (REG_EQUAL(reg, HALF_SLICE_CHICKEN2))
3948                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(GEN8_ST_PO_DISABLE);
3949
3950         /* WAIT_FOR_RC6_EXIT has only one bit fullfilling the function
3951          * indicated by its name and a bunch of selection fields used by OA
3952          * configs.
3953          */
3954         if (REG_EQUAL(reg, WAIT_FOR_RC6_EXIT))
3955                 val = val & ~_MASKED_BIT_ENABLE(HSW_WAIT_FOR_RC6_EXIT_ENABLE);
3956
3957         return val;
3958 }
3959
3960 static struct i915_oa_reg *alloc_oa_regs(struct i915_perf *perf,
3961                                          bool (*is_valid)(struct i915_perf *perf, u32 addr),
3962                                          u32 __user *regs,
3963                                          u32 n_regs)
3964 {
3965         struct i915_oa_reg *oa_regs;
3966         int err;
3967         u32 i;
3968
3969         if (!n_regs)
3970                 return NULL;
3971
3972         /* No is_valid function means we're not allowing any register to be programmed. */
3973         GEM_BUG_ON(!is_valid);
3974         if (!is_valid)
3975                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3976
3977         oa_regs = kmalloc_array(n_regs, sizeof(*oa_regs), GFP_KERNEL);
3978         if (!oa_regs)
3979                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3980
3981         for (i = 0; i < n_regs; i++) {
3982                 u32 addr, value;
3983
3984                 err = get_user(addr, regs);
3985                 if (err)
3986                         goto addr_err;
3987
3988                 if (!is_valid(perf, addr)) {
3989                         DRM_DEBUG("Invalid oa_reg address: %X\n", addr);
3990                         err = -EINVAL;
3991                         goto addr_err;
3992                 }
3993
3994                 err = get_user(value, regs + 1);
3995                 if (err)
3996                         goto addr_err;
3997
3998                 oa_regs[i].addr = _MMIO(addr);
3999                 oa_regs[i].value = mask_reg_value(addr, value);
4000
4001                 regs += 2;
4002         }
4003
4004         return oa_regs;
4005
4006 addr_err:
4007         kfree(oa_regs);
4008         return ERR_PTR(err);
4009 }
4010
4011 static ssize_t show_dynamic_id(struct device *dev,
4012                                struct device_attribute *attr,
4013                                char *buf)
4014 {
4015         struct i915_oa_config *oa_config =
4016                 container_of(attr, typeof(*oa_config), sysfs_metric_id);
4017
4018         return sprintf(buf, "%d\n", oa_config->id);
4019 }
4020
4021 static int create_dynamic_oa_sysfs_entry(struct i915_perf *perf,
4022                                          struct i915_oa_config *oa_config)
4023 {
4024         sysfs_attr_init(&oa_config->sysfs_metric_id.attr);
4025         oa_config->sysfs_metric_id.attr.name = "id";
4026         oa_config->sysfs_metric_id.attr.mode = S_IRUGO;
4027         oa_config->sysfs_metric_id.show = show_dynamic_id;
4028         oa_config->sysfs_metric_id.store = NULL;
4029
4030         oa_config->attrs[0] = &oa_config->sysfs_metric_id.attr;
4031         oa_config->attrs[1] = NULL;
4032
4033         oa_config->sysfs_metric.name = oa_config->uuid;
4034         oa_config->sysfs_metric.attrs = oa_config->attrs;
4035
4036         return sysfs_create_group(perf->metrics_kobj,
4037                                   &oa_config->sysfs_metric);
4038 }
4039
4040 /**
4041  * i915_perf_add_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to add a new OA config
4042  * @dev: drm device
4043  * @data: ioctl data (pointer to struct drm_i915_perf_oa_config) copied from
4044  *        userspace (unvalidated)
4045  * @file: drm file
4046  *
4047  * Validates the submitted OA register to be saved into a new OA config that
4048  * can then be used for programming the OA unit and its NOA network.
4049  *
4050  * Returns: A new allocated config number to be used with the perf open ioctl
4051  * or a negative error code on failure.
4052  */
4053 int i915_perf_add_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
4054                                struct drm_file *file)
4055 {
4056         struct i915_perf *perf = &to_i915(dev)->perf;
4057         struct drm_i915_perf_oa_config *args = data;
4058         struct i915_oa_config *oa_config, *tmp;
4059         struct i915_oa_reg *regs;
4060         int err, id;
4061
4062         if (!perf->i915) {
4063                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
4064                 return -ENOTSUPP;
4065         }
4066
4067         if (!perf->metrics_kobj) {
4068                 DRM_DEBUG("OA metrics weren't advertised via sysfs\n");
4069                 return -EINVAL;
4070         }
4071
4072         if (i915_perf_stream_paranoid && !perfmon_capable()) {
4073                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to add i915 OA config\n");
4074                 return -EACCES;
4075         }
4076
4077         if ((!args->mux_regs_ptr || !args->n_mux_regs) &&
4078             (!args->boolean_regs_ptr || !args->n_boolean_regs) &&
4079             (!args->flex_regs_ptr || !args->n_flex_regs)) {
4080                 DRM_DEBUG("No OA registers given\n");
4081                 return -EINVAL;
4082         }
4083
4084         oa_config = kzalloc(sizeof(*oa_config), GFP_KERNEL);
4085         if (!oa_config) {
4086                 DRM_DEBUG("Failed to allocate memory for the OA config\n");
4087                 return -ENOMEM;
4088         }
4089
4090         oa_config->perf = perf;
4091         kref_init(&oa_config->ref);
4092
4093         if (!uuid_is_valid(args->uuid)) {
4094                 DRM_DEBUG("Invalid uuid format for OA config\n");
4095                 err = -EINVAL;
4096                 goto reg_err;
4097         }
4098
4099         /* Last character in oa_config->uuid will be 0 because oa_config is
4100          * kzalloc.
4101          */
4102         memcpy(oa_config->uuid, args->uuid, sizeof(args->uuid));
4103
4104         oa_config->mux_regs_len = args->n_mux_regs;
4105         regs = alloc_oa_regs(perf,
4106                              perf->ops.is_valid_mux_reg,
4107                              u64_to_user_ptr(args->mux_regs_ptr),
4108                              args->n_mux_regs);
4109
4110         if (IS_ERR(regs)) {
4111                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for mux_regs\n");
4112                 err = PTR_ERR(regs);
4113                 goto reg_err;
4114         }
4115         oa_config->mux_regs = regs;
4116
4117         oa_config->b_counter_regs_len = args->n_boolean_regs;
4118         regs = alloc_oa_regs(perf,
4119                              perf->ops.is_valid_b_counter_reg,
4120                              u64_to_user_ptr(args->boolean_regs_ptr),
4121                              args->n_boolean_regs);
4122
4123         if (IS_ERR(regs)) {
4124                 DRM_DEBUG("Failed to create OA config for b_counter_regs\n");
4125                 err = PTR_ERR(regs);
4126                 goto reg_err;
4127         }
4128         oa_config->b_counter_regs = regs;
4129
4130         if (GRAPHICS_VER(perf->i915) < 8) {
4131                 if (args->n_flex_regs != 0) {
4132                         err = -EINVAL;
4133                         goto reg_err;
4134                 }
4135         } else {
4136                 oa_config->flex_regs_len = args->n_flex_regs;
4137                 regs = alloc_oa_regs(perf,
4138                                      perf->ops.is_valid_flex_reg,
4139                                      u64_to_user_ptr(args->flex_regs_ptr),
4140                                      args->n_flex_regs);
4141
4142                 if (IS_ERR(regs)) {
4143                         DRM_DEBUG("Failed to create OA config for flex_regs\n");
4144                         err = PTR_ERR(regs);
4145                         goto reg_err;
4146                 }
4147                 oa_config->flex_regs = regs;
4148         }
4149
4150         err = mutex_lock_interruptible(&perf->metrics_lock);
4151         if (err)
4152                 goto reg_err;
4153
4154         /* We shouldn't have too many configs, so this iteration shouldn't be
4155          * too costly.
4156          */
4157         idr_for_each_entry(&perf->metrics_idr, tmp, id) {
4158                 if (!strcmp(tmp->uuid, oa_config->uuid)) {
4159                         DRM_DEBUG("OA config already exists with this uuid\n");
4160                         err = -EADDRINUSE;
4161                         goto sysfs_err;
4162                 }
4163         }
4164
4165         err = create_dynamic_oa_sysfs_entry(perf, oa_config);
4166         if (err) {
4167                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
4168                 goto sysfs_err;
4169         }
4170
4171         /* Config id 0 is invalid, id 1 for kernel stored test config. */
4172         oa_config->id = idr_alloc(&perf->metrics_idr,
4173                                   oa_config, 2,
4174                                   0, GFP_KERNEL);
4175         if (oa_config->id < 0) {
4176                 DRM_DEBUG("Failed to create sysfs entry for OA config\n");
4177                 err = oa_config->id;
4178                 goto sysfs_err;
4179         }
4180
4181         mutex_unlock(&perf->metrics_lock);
4182
4183         DRM_DEBUG("Added config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
4184
4185         return oa_config->id;
4186
4187 sysfs_err:
4188         mutex_unlock(&perf->metrics_lock);
4189 reg_err:
4190         i915_oa_config_put(oa_config);
4191         DRM_DEBUG("Failed to add new OA config\n");
4192         return err;
4193 }
4194
4195 /**
4196  * i915_perf_remove_config_ioctl - DRM ioctl() for userspace to remove an OA config
4197  * @dev: drm device
4198  * @data: ioctl data (pointer to u64 integer) copied from userspace
4199  * @file: drm file
4200  *
4201  * Configs can be removed while being used, the will stop appearing in sysfs
4202  * and their content will be freed when the stream using the config is closed.
4203  *
4204  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
4205  */
4206 int i915_perf_remove_config_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
4207                                   struct drm_file *file)
4208 {
4209         struct i915_perf *perf = &to_i915(dev)->perf;
4210         u64 *arg = data;
4211         struct i915_oa_config *oa_config;
4212         int ret;
4213
4214         if (!perf->i915) {
4215                 DRM_DEBUG("i915 perf interface not available for this system\n");
4216                 return -ENOTSUPP;
4217         }
4218
4219         if (i915_perf_stream_paranoid && !perfmon_capable()) {
4220                 DRM_DEBUG("Insufficient privileges to remove i915 OA config\n");
4221                 return -EACCES;
4222         }
4223
4224         ret = mutex_lock_interruptible(&perf->metrics_lock);
4225         if (ret)
4226                 return ret;
4227
4228         oa_config = idr_find(&perf->metrics_idr, *arg);
4229         if (!oa_config) {
4230                 DRM_DEBUG("Failed to remove unknown OA config\n");
4231                 ret = -ENOENT;
4232                 goto err_unlock;
4233         }
4234
4235         GEM_BUG_ON(*arg != oa_config->id);
4236
4237         sysfs_remove_group(perf->metrics_kobj, &oa_config->sysfs_metric);
4238
4239         idr_remove(&perf->metrics_idr, *arg);
4240
4241         mutex_unlock(&perf->metrics_lock);
4242
4243         DRM_DEBUG("Removed config %s id=%i\n", oa_config->uuid, oa_config->id);
4244
4245         i915_oa_config_put(oa_config);
4246
4247         return 0;
4248
4249 err_unlock:
4250         mutex_unlock(&perf->metrics_lock);
4251         return ret;
4252 }
4253
4254 static struct ctl_table oa_table[] = {
4255         {
4256          .procname = "perf_stream_paranoid",
4257          .data = &i915_perf_stream_paranoid,
4258          .maxlen = sizeof(i915_perf_stream_paranoid),
4259          .mode = 0644,
4260          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
4261          .extra1 = SYSCTL_ZERO,
4262          .extra2 = SYSCTL_ONE,
4263          },
4264         {
4265          .procname = "oa_max_sample_rate",
4266          .data = &i915_oa_max_sample_rate,
4267          .maxlen = sizeof(i915_oa_max_sample_rate),
4268          .mode = 0644,
4269          .proc_handler = proc_dointvec_minmax,
4270          .extra1 = SYSCTL_ZERO,
4271          .extra2 = &oa_sample_rate_hard_limit,
4272          },
4273         {}
4274 };
4275
4276 static void oa_init_supported_formats(struct i915_perf *perf)
4277 {
4278         struct drm_i915_private *i915 = perf->i915;
4279         enum intel_platform platform = INTEL_INFO(i915)->platform;
4280
4281         switch (platform) {
4282         case INTEL_HASWELL:
4283                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A13);
4284                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A13);
4285                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A29);
4286                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A13_B8_C8);
4287                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_B4_C8);
4288                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A45_B8_C8);
4289                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_B4_C8_A16);
4290                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_C4_B8);
4291                 break;
4292
4293         case INTEL_BROADWELL:
4294         case INTEL_CHERRYVIEW:
4295         case INTEL_SKYLAKE:
4296         case INTEL_BROXTON:
4297         case INTEL_KABYLAKE:
4298         case INTEL_GEMINILAKE:
4299         case INTEL_COFFEELAKE:
4300         case INTEL_COMETLAKE:
4301         case INTEL_ICELAKE:
4302         case INTEL_ELKHARTLAKE:
4303         case INTEL_JASPERLAKE:
4304         case INTEL_TIGERLAKE:
4305         case INTEL_ROCKETLAKE:
4306         case INTEL_DG1:
4307         case INTEL_ALDERLAKE_S:
4308         case INTEL_ALDERLAKE_P:
4309                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A12);
4310                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A12_B8_C8);
4311                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_A32u40_A4u32_B8_C8);
4312                 oa_format_add(perf, I915_OA_FORMAT_C4_B8);
4313                 break;
4314
4315         default:
4316                 MISSING_CASE(platform);
4317         }
4318 }
4319
4320 /**
4321  * i915_perf_init - initialize i915-perf state on module bind
4322  * @i915: i915 device instance
4323  *
4324  * Initializes i915-perf state without exposing anything to userspace.
4325  *
4326  * Note: i915-perf initialization is split into an 'init' and 'register'
4327  * phase with the i915_perf_register() exposing state to userspace.
4328  */
4329 void i915_perf_init(struct drm_i915_private *i915)
4330 {
4331         struct i915_perf *perf = &i915->perf;
4332
4333         /* XXX const struct i915_perf_ops! */
4334
4335         perf->oa_formats = oa_formats;
4336         if (IS_HASWELL(i915)) {
4337                 perf->ops.is_valid_b_counter_reg = gen7_is_valid_b_counter_addr;
4338                 perf->ops.is_valid_mux_reg = hsw_is_valid_mux_addr;
4339                 perf->ops.is_valid_flex_reg = NULL;
4340                 perf->ops.enable_metric_set = hsw_enable_metric_set;
4341                 perf->ops.disable_metric_set = hsw_disable_metric_set;
4342                 perf->ops.oa_enable = gen7_oa_enable;
4343                 perf->ops.oa_disable = gen7_oa_disable;
4344                 perf->ops.read = gen7_oa_read;
4345                 perf->ops.oa_hw_tail_read = gen7_oa_hw_tail_read;
4346         } else if (HAS_LOGICAL_RING_CONTEXTS(i915)) {
4347                 /* Note: that although we could theoretically also support the
4348                  * legacy ringbuffer mode on BDW (and earlier iterations of
4349                  * this driver, before upstreaming did this) it didn't seem
4350                  * worth the complexity to maintain now that BDW+ enable
4351                  * execlist mode by default.
4352                  */
4353                 perf->ops.read = gen8_oa_read;
4354
4355                 if (IS_GRAPHICS_VER(i915, 8, 9)) {
4356                         perf->ops.is_valid_b_counter_reg =
4357                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
4358                         perf->ops.is_valid_mux_reg =
4359                                 gen8_is_valid_mux_addr;
4360                         perf->ops.is_valid_flex_reg =
4361                                 gen8_is_valid_flex_addr;
4362
4363                         if (IS_CHERRYVIEW(i915)) {
4364                                 perf->ops.is_valid_mux_reg =
4365                                         chv_is_valid_mux_addr;
4366                         }
4367
4368                         perf->ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
4369                         perf->ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
4370                         perf->ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
4371                         perf->ops.disable_metric_set = gen8_disable_metric_set;
4372                         perf->ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
4373
4374                         if (GRAPHICS_VER(i915) == 8) {
4375                                 perf->ctx_oactxctrl_offset = 0x120;
4376                                 perf->ctx_flexeu0_offset = 0x2ce;
4377
4378                                 perf->gen8_valid_ctx_bit = BIT(25);
4379                         } else {
4380                                 perf->ctx_oactxctrl_offset = 0x128;
4381                                 perf->ctx_flexeu0_offset = 0x3de;
4382
4383                                 perf->gen8_valid_ctx_bit = BIT(16);
4384                         }
4385                 } else if (GRAPHICS_VER(i915) == 11) {
4386                         perf->ops.is_valid_b_counter_reg =
4387                                 gen7_is_valid_b_counter_addr;
4388                         perf->ops.is_valid_mux_reg =
4389                                 gen11_is_valid_mux_addr;
4390                         perf->ops.is_valid_flex_reg =
4391                                 gen8_is_valid_flex_addr;
4392
4393                         perf->ops.oa_enable = gen8_oa_enable;
4394                         perf->ops.oa_disable = gen8_oa_disable;
4395                         perf->ops.enable_metric_set = gen8_enable_metric_set;
4396                         perf->ops.disable_metric_set = gen11_disable_metric_set;
4397                         perf->ops.oa_hw_tail_read = gen8_oa_hw_tail_read;
4398
4399                         perf->ctx_oactxctrl_offset = 0x124;
4400                         perf->ctx_flexeu0_offset = 0x78e;
4401
4402                         perf->gen8_valid_ctx_bit = BIT(16);
4403                 } else if (GRAPHICS_VER(i915) == 12) {
4404                         perf->ops.is_valid_b_counter_reg =
4405                                 gen12_is_valid_b_counter_addr;
4406                         perf->ops.is_valid_mux_reg =
4407                                 gen12_is_valid_mux_addr;
4408                         perf->ops.is_valid_flex_reg =
4409                                 gen8_is_valid_flex_addr;
4410
4411                         perf->ops.oa_enable = gen12_oa_enable;
4412                         perf->ops.oa_disable = gen12_oa_disable;
4413                         perf->ops.enable_metric_set = gen12_enable_metric_set;
4414                         perf->ops.disable_metric_set = gen12_disable_metric_set;
4415                         perf->ops.oa_hw_tail_read = gen12_oa_hw_tail_read;
4416
4417                         perf->ctx_flexeu0_offset = 0;
4418                         perf->ctx_oactxctrl_offset = 0x144;
4419                 }
4420         }
4421
4422         if (perf->ops.enable_metric_set) {
4423                 mutex_init(&perf->lock);
4424
4425                 /* Choose a representative limit */
4426                 oa_sample_rate_hard_limit = to_gt(i915)->clock_frequency / 2;
4427
4428                 mutex_init(&perf->metrics_lock);
4429                 idr_init_base(&perf->metrics_idr, 1);
4430
4431                 /* We set up some ratelimit state to potentially throttle any
4432                  * _NOTES about spurious, invalid OA reports which we don't
4433                  * forward to userspace.
4434                  *
4435                  * We print a _NOTE about any throttling when closing the
4436                  * stream instead of waiting until driver _fini which no one
4437                  * would ever see.
4438                  *
4439                  * Using the same limiting factors as printk_ratelimit()
4440                  */
4441                 ratelimit_state_init(&perf->spurious_report_rs, 5 * HZ, 10);
4442                 /* Since we use a DRM_NOTE for spurious reports it would be
4443                  * inconsistent to let __ratelimit() automatically print a
4444                  * warning for throttling.
4445                  */
4446                 ratelimit_set_flags(&perf->spurious_report_rs,
4447                                     RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
4448
4449                 ratelimit_state_init(&perf->tail_pointer_race,
4450                                      5 * HZ, 10);
4451                 ratelimit_set_flags(&perf->tail_pointer_race,
4452                                     RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
4453
4454                 atomic64_set(&perf->noa_programming_delay,
4455                              500 * 1000 /* 500us */);
4456
4457                 perf->i915 = i915;
4458
4459                 oa_init_supported_formats(perf);
4460         }
4461 }
4462
4463 static int destroy_config(int id, void *p, void *data)
4464 {
4465         i915_oa_config_put(p);
4466         return 0;
4467 }
4468
4469 int i915_perf_sysctl_register(void)
4470 {
4471         sysctl_header = register_sysctl("dev/i915", oa_table);
4472         return 0;
4473 }
4474
4475 void i915_perf_sysctl_unregister(void)
4476 {
4477         unregister_sysctl_table(sysctl_header);
4478 }
4479
4480 /**
4481  * i915_perf_fini - Counter part to i915_perf_init()
4482  * @i915: i915 device instance
4483  */
4484 void i915_perf_fini(struct drm_i915_private *i915)
4485 {
4486         struct i915_perf *perf = &i915->perf;
4487
4488         if (!perf->i915)
4489                 return;
4490
4491         idr_for_each(&perf->metrics_idr, destroy_config, perf);
4492         idr_destroy(&perf->metrics_idr);
4493
4494         memset(&perf->ops, 0, sizeof(perf->ops));
4495         perf->i915 = NULL;
4496 }
4497
4498 /**
4499  * i915_perf_ioctl_version - Version of the i915-perf subsystem
4500  *
4501  * This version number is used by userspace to detect available features.
4502  */
4503 int i915_perf_ioctl_version(void)
4504 {
4505         /*
4506          * 1: Initial version
4507          *   I915_PERF_IOCTL_ENABLE
4508          *   I915_PERF_IOCTL_DISABLE
4509          *
4510          * 2: Added runtime modification of OA config.
4511          *   I915_PERF_IOCTL_CONFIG
4512          *
4513          * 3: Add DRM_I915_PERF_PROP_HOLD_PREEMPTION parameter to hold
4514          *    preemption on a particular context so that performance data is
4515          *    accessible from a delta of MI_RPC reports without looking at the
4516          *    OA buffer.
4517          *
4518          * 4: Add DRM_I915_PERF_PROP_ALLOWED_SSEU to limit what contexts can
4519          *    be run for the duration of the performance recording based on
4520          *    their SSEU configuration.
4521          *
4522          * 5: Add DRM_I915_PERF_PROP_POLL_OA_PERIOD parameter that controls the
4523          *    interval for the hrtimer used to check for OA data.
4524          */
4525         return 5;
4526 }
4527
4528 #if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_SELFTEST)
4529 #include "selftests/i915_perf.c"
4530 #endif