drm/panthor: Add the MMU/VM logical block
[linux-2.6-block.git] / drivers / gpu / drm / panthor / panthor_mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 or MIT
2 /* Copyright 2019 Linaro, Ltd, Rob Herring <robh@kernel.org> */
3 /* Copyright 2023 Collabora ltd. */
4
5 #include <drm/drm_debugfs.h>
6 #include <drm/drm_drv.h>
7 #include <drm/drm_exec.h>
8 #include <drm/drm_gpuvm.h>
9 #include <drm/drm_managed.h>
10 #include <drm/gpu_scheduler.h>
11 #include <drm/panthor_drm.h>
12
13 #include <linux/atomic.h>
14 #include <linux/bitfield.h>
15 #include <linux/delay.h>
16 #include <linux/dma-mapping.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/io.h>
19 #include <linux/iopoll.h>
20 #include <linux/io-pgtable.h>
21 #include <linux/iommu.h>
22 #include <linux/kmemleak.h>
23 #include <linux/platform_device.h>
24 #include <linux/pm_runtime.h>
25 #include <linux/rwsem.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/shmem_fs.h>
28 #include <linux/sizes.h>
29
30 #include "panthor_device.h"
31 #include "panthor_gem.h"
32 #include "panthor_heap.h"
33 #include "panthor_mmu.h"
34 #include "panthor_regs.h"
35 #include "panthor_sched.h"
36
37 #define MAX_AS_SLOTS                    32
38
39 struct panthor_vm;
40
41 /**
42  * struct panthor_as_slot - Address space slot
43  */
44 struct panthor_as_slot {
45         /** @vm: VM bound to this slot. NULL is no VM is bound. */
46         struct panthor_vm *vm;
47 };
48
49 /**
50  * struct panthor_mmu - MMU related data
51  */
52 struct panthor_mmu {
53         /** @irq: The MMU irq. */
54         struct panthor_irq irq;
55
56         /** @as: Address space related fields.
57          *
58          * The GPU has a limited number of address spaces (AS) slots, forcing
59          * us to re-assign them to re-assign slots on-demand.
60          */
61         struct {
62                 /** @slots_lock: Lock protecting access to all other AS fields. */
63                 struct mutex slots_lock;
64
65                 /** @alloc_mask: Bitmask encoding the allocated slots. */
66                 unsigned long alloc_mask;
67
68                 /** @faulty_mask: Bitmask encoding the faulty slots. */
69                 unsigned long faulty_mask;
70
71                 /** @slots: VMs currently bound to the AS slots. */
72                 struct panthor_as_slot slots[MAX_AS_SLOTS];
73
74                 /**
75                  * @lru_list: List of least recently used VMs.
76                  *
77                  * We use this list to pick a VM to evict when all slots are
78                  * used.
79                  *
80                  * There should be no more active VMs than there are AS slots,
81                  * so this LRU is just here to keep VMs bound until there's
82                  * a need to release a slot, thus avoid unnecessary TLB/cache
83                  * flushes.
84                  */
85                 struct list_head lru_list;
86         } as;
87
88         /** @vm: VMs management fields */
89         struct {
90                 /** @lock: Lock protecting access to list. */
91                 struct mutex lock;
92
93                 /** @list: List containing all VMs. */
94                 struct list_head list;
95
96                 /** @reset_in_progress: True if a reset is in progress. */
97                 bool reset_in_progress;
98
99                 /** @wq: Workqueue used for the VM_BIND queues. */
100                 struct workqueue_struct *wq;
101         } vm;
102 };
103
104 /**
105  * struct panthor_vm_pool - VM pool object
106  */
107 struct panthor_vm_pool {
108         /** @xa: Array used for VM handle tracking. */
109         struct xarray xa;
110 };
111
112 /**
113  * struct panthor_vma - GPU mapping object
114  *
115  * This is used to track GEM mappings in GPU space.
116  */
117 struct panthor_vma {
118         /** @base: Inherits from drm_gpuva. */
119         struct drm_gpuva base;
120
121         /** @node: Used to implement deferred release of VMAs. */
122         struct list_head node;
123
124         /**
125          * @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags.
126          *
127          * Only map related flags are accepted.
128          */
129         u32 flags;
130 };
131
132 /**
133  * struct panthor_vm_op_ctx - VM operation context
134  *
135  * With VM operations potentially taking place in a dma-signaling path, we
136  * need to make sure everything that might require resource allocation is
137  * pre-allocated upfront. This is what this operation context is far.
138  *
139  * We also collect resources that have been freed, so we can release them
140  * asynchronously, and let the VM_BIND scheduler process the next VM_BIND
141  * request.
142  */
143 struct panthor_vm_op_ctx {
144         /** @rsvd_page_tables: Pages reserved for the MMU page table update. */
145         struct {
146                 /** @count: Number of pages reserved. */
147                 u32 count;
148
149                 /** @ptr: Point to the first unused page in the @pages table. */
150                 u32 ptr;
151
152                 /**
153                  * @page: Array of pages that can be used for an MMU page table update.
154                  *
155                  * After an VM operation, there might be free pages left in this array.
156                  * They should be returned to the pt_cache as part of the op_ctx cleanup.
157                  */
158                 void **pages;
159         } rsvd_page_tables;
160
161         /**
162          * @preallocated_vmas: Pre-allocated VMAs to handle the remap case.
163          *
164          * Partial unmap requests or map requests overlapping existing mappings will
165          * trigger a remap call, which need to register up to three panthor_vma objects
166          * (one for the new mapping, and two for the previous and next mappings).
167          */
168         struct panthor_vma *preallocated_vmas[3];
169
170         /** @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags. */
171         u32 flags;
172
173         /** @va: Virtual range targeted by the VM operation. */
174         struct {
175                 /** @addr: Start address. */
176                 u64 addr;
177
178                 /** @range: Range size. */
179                 u64 range;
180         } va;
181
182         /**
183          * @returned_vmas: List of panthor_vma objects returned after a VM operation.
184          *
185          * For unmap operations, this will contain all VMAs that were covered by the
186          * specified VA range.
187          *
188          * For map operations, this will contain all VMAs that previously mapped to
189          * the specified VA range.
190          *
191          * Those VMAs, and the resources they point to will be released as part of
192          * the op_ctx cleanup operation.
193          */
194         struct list_head returned_vmas;
195
196         /** @map: Fields specific to a map operation. */
197         struct {
198                 /** @vm_bo: Buffer object to map. */
199                 struct drm_gpuvm_bo *vm_bo;
200
201                 /** @bo_offset: Offset in the buffer object. */
202                 u64 bo_offset;
203
204                 /**
205                  * @sgt: sg-table pointing to pages backing the GEM object.
206                  *
207                  * This is gathered at job creation time, such that we don't have
208                  * to allocate in ::run_job().
209                  */
210                 struct sg_table *sgt;
211
212                 /**
213                  * @new_vma: The new VMA object that will be inserted to the VA tree.
214                  */
215                 struct panthor_vma *new_vma;
216         } map;
217 };
218
219 /**
220  * struct panthor_vm - VM object
221  *
222  * A VM is an object representing a GPU (or MCU) virtual address space.
223  * It embeds the MMU page table for this address space, a tree containing
224  * all the virtual mappings of GEM objects, and other things needed to manage
225  * the VM.
226  *
227  * Except for the MCU VM, which is managed by the kernel, all other VMs are
228  * created by userspace and mostly managed by userspace, using the
229  * %DRM_IOCTL_PANTHOR_VM_BIND ioctl.
230  *
231  * A portion of the virtual address space is reserved for kernel objects,
232  * like heap chunks, and userspace gets to decide how much of the virtual
233  * address space is left to the kernel (half of the virtual address space
234  * by default).
235  */
236 struct panthor_vm {
237         /**
238          * @base: Inherit from drm_gpuvm.
239          *
240          * We delegate all the VA management to the common drm_gpuvm framework
241          * and only implement hooks to update the MMU page table.
242          */
243         struct drm_gpuvm base;
244
245         /**
246          * @sched: Scheduler used for asynchronous VM_BIND request.
247          *
248          * We use a 1:1 scheduler here.
249          */
250         struct drm_gpu_scheduler sched;
251
252         /**
253          * @entity: Scheduling entity representing the VM_BIND queue.
254          *
255          * There's currently one bind queue per VM. It doesn't make sense to
256          * allow more given the VM operations are serialized anyway.
257          */
258         struct drm_sched_entity entity;
259
260         /** @ptdev: Device. */
261         struct panthor_device *ptdev;
262
263         /** @memattr: Value to program to the AS_MEMATTR register. */
264         u64 memattr;
265
266         /** @pgtbl_ops: Page table operations. */
267         struct io_pgtable_ops *pgtbl_ops;
268
269         /** @root_page_table: Stores the root page table pointer. */
270         void *root_page_table;
271
272         /**
273          * @op_lock: Lock used to serialize operations on a VM.
274          *
275          * The serialization of jobs queued to the VM_BIND queue is already
276          * taken care of by drm_sched, but we need to serialize synchronous
277          * and asynchronous VM_BIND request. This is what this lock is for.
278          */
279         struct mutex op_lock;
280
281         /**
282          * @op_ctx: The context attached to the currently executing VM operation.
283          *
284          * NULL when no operation is in progress.
285          */
286         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx;
287
288         /**
289          * @mm: Memory management object representing the auto-VA/kernel-VA.
290          *
291          * Used to auto-allocate VA space for kernel-managed objects (tiler
292          * heaps, ...).
293          *
294          * For the MCU VM, this is managing the VA range that's used to map
295          * all shared interfaces.
296          *
297          * For user VMs, the range is specified by userspace, and must not
298          * exceed half of the VA space addressable.
299          */
300         struct drm_mm mm;
301
302         /** @mm_lock: Lock protecting the @mm field. */
303         struct mutex mm_lock;
304
305         /** @kernel_auto_va: Automatic VA-range for kernel BOs. */
306         struct {
307                 /** @start: Start of the automatic VA-range for kernel BOs. */
308                 u64 start;
309
310                 /** @size: Size of the automatic VA-range for kernel BOs. */
311                 u64 end;
312         } kernel_auto_va;
313
314         /** @as: Address space related fields. */
315         struct {
316                 /**
317                  * @id: ID of the address space this VM is bound to.
318                  *
319                  * A value of -1 means the VM is inactive/not bound.
320                  */
321                 int id;
322
323                 /** @active_cnt: Number of active users of this VM. */
324                 refcount_t active_cnt;
325
326                 /**
327                  * @lru_node: Used to instead the VM in the panthor_mmu::as::lru_list.
328                  *
329                  * Active VMs should not be inserted in the LRU list.
330                  */
331                 struct list_head lru_node;
332         } as;
333
334         /**
335          * @heaps: Tiler heap related fields.
336          */
337         struct {
338                 /**
339                  * @pool: The heap pool attached to this VM.
340                  *
341                  * Will stay NULL until someone creates a heap context on this VM.
342                  */
343                 struct panthor_heap_pool *pool;
344
345                 /** @lock: Lock used to protect access to @pool. */
346                 struct mutex lock;
347         } heaps;
348
349         /** @node: Used to insert the VM in the panthor_mmu::vm::list. */
350         struct list_head node;
351
352         /** @for_mcu: True if this is the MCU VM. */
353         bool for_mcu;
354
355         /**
356          * @destroyed: True if the VM was destroyed.
357          *
358          * No further bind requests should be queued to a destroyed VM.
359          */
360         bool destroyed;
361
362         /**
363          * @unusable: True if the VM has turned unusable because something
364          * bad happened during an asynchronous request.
365          *
366          * We don't try to recover from such failures, because this implies
367          * informing userspace about the specific operation that failed, and
368          * hoping the userspace driver can replay things from there. This all
369          * sounds very complicated for little gain.
370          *
371          * Instead, we should just flag the VM as unusable, and fail any
372          * further request targeting this VM.
373          *
374          * We also provide a way to query a VM state, so userspace can destroy
375          * it and create a new one.
376          *
377          * As an analogy, this would be mapped to a VK_ERROR_DEVICE_LOST
378          * situation, where the logical device needs to be re-created.
379          */
380         bool unusable;
381
382         /**
383          * @unhandled_fault: Unhandled fault happened.
384          *
385          * This should be reported to the scheduler, and the queue/group be
386          * flagged as faulty as a result.
387          */
388         bool unhandled_fault;
389 };
390
391 /**
392  * struct panthor_vm_bind_job - VM bind job
393  */
394 struct panthor_vm_bind_job {
395         /** @base: Inherit from drm_sched_job. */
396         struct drm_sched_job base;
397
398         /** @refcount: Reference count. */
399         struct kref refcount;
400
401         /** @cleanup_op_ctx_work: Work used to cleanup the VM operation context. */
402         struct work_struct cleanup_op_ctx_work;
403
404         /** @vm: VM targeted by the VM operation. */
405         struct panthor_vm *vm;
406
407         /** @ctx: Operation context. */
408         struct panthor_vm_op_ctx ctx;
409 };
410
411 /**
412  * @pt_cache: Cache used to allocate MMU page tables.
413  *
414  * The pre-allocation pattern forces us to over-allocate to plan for
415  * the worst case scenario, and return the pages we didn't use.
416  *
417  * Having a kmem_cache allows us to speed allocations.
418  */
419 static struct kmem_cache *pt_cache;
420
421 /**
422  * alloc_pt() - Custom page table allocator
423  * @cookie: Cookie passed at page table allocation time.
424  * @size: Size of the page table. This size should be fixed,
425  * and determined at creation time based on the granule size.
426  * @gfp: GFP flags.
427  *
428  * We want a custom allocator so we can use a cache for page table
429  * allocations and amortize the cost of the over-reservation that's
430  * done to allow asynchronous VM operations.
431  *
432  * Return: non-NULL on success, NULL if the allocation failed for any
433  * reason.
434  */
435 static void *alloc_pt(void *cookie, size_t size, gfp_t gfp)
436 {
437         struct panthor_vm *vm = cookie;
438         void *page;
439
440         /* Allocation of the root page table happening during init. */
441         if (unlikely(!vm->root_page_table)) {
442                 struct page *p;
443
444                 drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, vm->op_ctx);
445                 p = alloc_pages_node(dev_to_node(vm->ptdev->base.dev),
446                                      gfp | __GFP_ZERO, get_order(size));
447                 page = p ? page_address(p) : NULL;
448                 vm->root_page_table = page;
449                 return page;
450         }
451
452         /* We're not supposed to have anything bigger than 4k here, because we picked a
453          * 4k granule size at init time.
454          */
455         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, size != SZ_4K))
456                 return NULL;
457
458         /* We must have some op_ctx attached to the VM and it must have at least one
459          * free page.
460          */
461         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, !vm->op_ctx) ||
462             drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base,
463                         vm->op_ctx->rsvd_page_tables.ptr >= vm->op_ctx->rsvd_page_tables.count))
464                 return NULL;
465
466         page = vm->op_ctx->rsvd_page_tables.pages[vm->op_ctx->rsvd_page_tables.ptr++];
467         memset(page, 0, SZ_4K);
468
469         /* Page table entries don't use virtual addresses, which trips out
470          * kmemleak. kmemleak_alloc_phys() might work, but physical addresses
471          * are mixed with other fields, and I fear kmemleak won't detect that
472          * either.
473          *
474          * Let's just ignore memory passed to the page-table driver for now.
475          */
476         kmemleak_ignore(page);
477         return page;
478 }
479
480 /**
481  * @free_pt() - Custom page table free function
482  * @cookie: Cookie passed at page table allocation time.
483  * @data: Page table to free.
484  * @size: Size of the page table. This size should be fixed,
485  * and determined at creation time based on the granule size.
486  */
487 static void free_pt(void *cookie, void *data, size_t size)
488 {
489         struct panthor_vm *vm = cookie;
490
491         if (unlikely(vm->root_page_table == data)) {
492                 free_pages((unsigned long)data, get_order(size));
493                 vm->root_page_table = NULL;
494                 return;
495         }
496
497         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, size != SZ_4K))
498                 return;
499
500         /* Return the page to the pt_cache. */
501         kmem_cache_free(pt_cache, data);
502 }
503
504 static int wait_ready(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr)
505 {
506         int ret;
507         u32 val;
508
509         /* Wait for the MMU status to indicate there is no active command, in
510          * case one is pending.
511          */
512         ret = readl_relaxed_poll_timeout_atomic(ptdev->iomem + AS_STATUS(as_nr),
513                                                 val, !(val & AS_STATUS_AS_ACTIVE),
514                                                 10, 100000);
515
516         if (ret) {
517                 panthor_device_schedule_reset(ptdev);
518                 drm_err(&ptdev->base, "AS_ACTIVE bit stuck\n");
519         }
520
521         return ret;
522 }
523
524 static int write_cmd(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr, u32 cmd)
525 {
526         int status;
527
528         /* write AS_COMMAND when MMU is ready to accept another command */
529         status = wait_ready(ptdev, as_nr);
530         if (!status)
531                 gpu_write(ptdev, AS_COMMAND(as_nr), cmd);
532
533         return status;
534 }
535
536 static void lock_region(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr,
537                         u64 region_start, u64 size)
538 {
539         u8 region_width;
540         u64 region;
541         u64 region_end = region_start + size;
542
543         if (!size)
544                 return;
545
546         /*
547          * The locked region is a naturally aligned power of 2 block encoded as
548          * log2 minus(1).
549          * Calculate the desired start/end and look for the highest bit which
550          * differs. The smallest naturally aligned block must include this bit
551          * change, the desired region starts with this bit (and subsequent bits)
552          * zeroed and ends with the bit (and subsequent bits) set to one.
553          */
554         region_width = max(fls64(region_start ^ (region_end - 1)),
555                            const_ilog2(AS_LOCK_REGION_MIN_SIZE)) - 1;
556
557         /*
558          * Mask off the low bits of region_start (which would be ignored by
559          * the hardware anyway)
560          */
561         region_start &= GENMASK_ULL(63, region_width);
562
563         region = region_width | region_start;
564
565         /* Lock the region that needs to be updated */
566         gpu_write(ptdev, AS_LOCKADDR_LO(as_nr), lower_32_bits(region));
567         gpu_write(ptdev, AS_LOCKADDR_HI(as_nr), upper_32_bits(region));
568         write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_LOCK);
569 }
570
571 static int mmu_hw_do_operation_locked(struct panthor_device *ptdev, int as_nr,
572                                       u64 iova, u64 size, u32 op)
573 {
574         lockdep_assert_held(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
575
576         if (as_nr < 0)
577                 return 0;
578
579         if (op != AS_COMMAND_UNLOCK)
580                 lock_region(ptdev, as_nr, iova, size);
581
582         /* Run the MMU operation */
583         write_cmd(ptdev, as_nr, op);
584
585         /* Wait for the flush to complete */
586         return wait_ready(ptdev, as_nr);
587 }
588
589 static int mmu_hw_do_operation(struct panthor_vm *vm,
590                                u64 iova, u64 size, u32 op)
591 {
592         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
593         int ret;
594
595         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
596         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, vm->as.id, iova, size, op);
597         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
598
599         return ret;
600 }
601
602 static int panthor_mmu_as_enable(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr,
603                                  u64 transtab, u64 transcfg, u64 memattr)
604 {
605         int ret;
606
607         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, as_nr, 0, ~0ULL, AS_COMMAND_FLUSH_MEM);
608         if (ret)
609                 return ret;
610
611         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_LO(as_nr), lower_32_bits(transtab));
612         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_HI(as_nr), upper_32_bits(transtab));
613
614         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_LO(as_nr), lower_32_bits(memattr));
615         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_HI(as_nr), upper_32_bits(memattr));
616
617         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_LO(as_nr), lower_32_bits(transcfg));
618         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_HI(as_nr), upper_32_bits(transcfg));
619
620         return write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_UPDATE);
621 }
622
623 static int panthor_mmu_as_disable(struct panthor_device *ptdev, u32 as_nr)
624 {
625         int ret;
626
627         ret = mmu_hw_do_operation_locked(ptdev, as_nr, 0, ~0ULL, AS_COMMAND_FLUSH_MEM);
628         if (ret)
629                 return ret;
630
631         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_LO(as_nr), 0);
632         gpu_write(ptdev, AS_TRANSTAB_HI(as_nr), 0);
633
634         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_LO(as_nr), 0);
635         gpu_write(ptdev, AS_MEMATTR_HI(as_nr), 0);
636
637         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_LO(as_nr), AS_TRANSCFG_ADRMODE_UNMAPPED);
638         gpu_write(ptdev, AS_TRANSCFG_HI(as_nr), 0);
639
640         return write_cmd(ptdev, as_nr, AS_COMMAND_UPDATE);
641 }
642
643 static u32 panthor_mmu_fault_mask(struct panthor_device *ptdev, u32 value)
644 {
645         /* Bits 16 to 31 mean REQ_COMPLETE. */
646         return value & GENMASK(15, 0);
647 }
648
649 static u32 panthor_mmu_as_fault_mask(struct panthor_device *ptdev, u32 as)
650 {
651         return BIT(as);
652 }
653
654 /**
655  * panthor_vm_has_unhandled_faults() - Check if a VM has unhandled faults
656  * @vm: VM to check.
657  *
658  * Return: true if the VM has unhandled faults, false otherwise.
659  */
660 bool panthor_vm_has_unhandled_faults(struct panthor_vm *vm)
661 {
662         return vm->unhandled_fault;
663 }
664
665 /**
666  * panthor_vm_is_unusable() - Check if the VM is still usable
667  * @vm: VM to check.
668  *
669  * Return: true if the VM is unusable, false otherwise.
670  */
671 bool panthor_vm_is_unusable(struct panthor_vm *vm)
672 {
673         return vm->unusable;
674 }
675
676 static void panthor_vm_release_as_locked(struct panthor_vm *vm)
677 {
678         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
679
680         lockdep_assert_held(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
681
682         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->as.id < 0))
683                 return;
684
685         ptdev->mmu->as.slots[vm->as.id].vm = NULL;
686         clear_bit(vm->as.id, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
687         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
688         list_del_init(&vm->as.lru_node);
689         vm->as.id = -1;
690 }
691
692 /**
693  * panthor_vm_active() - Flag a VM as active
694  * @VM: VM to flag as active.
695  *
696  * Assigns an address space to a VM so it can be used by the GPU/MCU.
697  *
698  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
699  */
700 int panthor_vm_active(struct panthor_vm *vm)
701 {
702         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
703         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
704         struct io_pgtable_cfg *cfg = &io_pgtable_ops_to_pgtable(vm->pgtbl_ops)->cfg;
705         int ret = 0, as, cookie;
706         u64 transtab, transcfg;
707
708         if (!drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie))
709                 return -ENODEV;
710
711         if (refcount_inc_not_zero(&vm->as.active_cnt))
712                 goto out_dev_exit;
713
714         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
715
716         if (refcount_inc_not_zero(&vm->as.active_cnt))
717                 goto out_unlock;
718
719         as = vm->as.id;
720         if (as >= 0) {
721                 /* Unhandled pagefault on this AS, the MMU was disabled. We need to
722                  * re-enable the MMU after clearing+unmasking the AS interrupts.
723                  */
724                 if (ptdev->mmu->as.faulty_mask & panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as))
725                         goto out_enable_as;
726
727                 goto out_make_active;
728         }
729
730         /* Check for a free AS */
731         if (vm->for_mcu) {
732                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, ptdev->mmu->as.alloc_mask & BIT(0));
733                 as = 0;
734         } else {
735                 as = ffz(ptdev->mmu->as.alloc_mask | BIT(0));
736         }
737
738         if (!(BIT(as) & ptdev->gpu_info.as_present)) {
739                 struct panthor_vm *lru_vm;
740
741                 lru_vm = list_first_entry_or_null(&ptdev->mmu->as.lru_list,
742                                                   struct panthor_vm,
743                                                   as.lru_node);
744                 if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, !lru_vm)) {
745                         ret = -EBUSY;
746                         goto out_unlock;
747                 }
748
749                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, refcount_read(&lru_vm->as.active_cnt));
750                 as = lru_vm->as.id;
751                 panthor_vm_release_as_locked(lru_vm);
752         }
753
754         /* Assign the free or reclaimed AS to the FD */
755         vm->as.id = as;
756         set_bit(as, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
757         ptdev->mmu->as.slots[as].vm = vm;
758
759 out_enable_as:
760         transtab = cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr;
761         transcfg = AS_TRANSCFG_PTW_MEMATTR_WB |
762                    AS_TRANSCFG_PTW_RA |
763                    AS_TRANSCFG_ADRMODE_AARCH64_4K |
764                    AS_TRANSCFG_INA_BITS(55 - va_bits);
765         if (ptdev->coherent)
766                 transcfg |= AS_TRANSCFG_PTW_SH_OS;
767
768         /* If the VM is re-activated, we clear the fault. */
769         vm->unhandled_fault = false;
770
771         /* Unhandled pagefault on this AS, clear the fault and re-enable interrupts
772          * before enabling the AS.
773          */
774         if (ptdev->mmu->as.faulty_mask & panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as)) {
775                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_CLEAR, panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as));
776                 ptdev->mmu->as.faulty_mask &= ~panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as);
777                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_MASK, ~ptdev->mmu->as.faulty_mask);
778         }
779
780         ret = panthor_mmu_as_enable(vm->ptdev, vm->as.id, transtab, transcfg, vm->memattr);
781
782 out_make_active:
783         if (!ret) {
784                 refcount_set(&vm->as.active_cnt, 1);
785                 list_del_init(&vm->as.lru_node);
786         }
787
788 out_unlock:
789         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
790
791 out_dev_exit:
792         drm_dev_exit(cookie);
793         return ret;
794 }
795
796 /**
797  * panthor_vm_idle() - Flag a VM idle
798  * @VM: VM to flag as idle.
799  *
800  * When we know the GPU is done with the VM (no more jobs to process),
801  * we can relinquish the AS slot attached to this VM, if any.
802  *
803  * We don't release the slot immediately, but instead place the VM in
804  * the LRU list, so it can be evicted if another VM needs an AS slot.
805  * This way, VMs keep attached to the AS they were given until we run
806  * out of free slot, limiting the number of MMU operations (TLB flush
807  * and other AS updates).
808  */
809 void panthor_vm_idle(struct panthor_vm *vm)
810 {
811         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
812
813         if (!refcount_dec_and_mutex_lock(&vm->as.active_cnt, &ptdev->mmu->as.slots_lock))
814                 return;
815
816         if (!drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->as.id == -1 || !list_empty(&vm->as.lru_node)))
817                 list_add_tail(&vm->as.lru_node, &ptdev->mmu->as.lru_list);
818
819         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
820         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
821 }
822
823 static void panthor_vm_stop(struct panthor_vm *vm)
824 {
825         drm_sched_stop(&vm->sched, NULL);
826 }
827
828 static void panthor_vm_start(struct panthor_vm *vm)
829 {
830         drm_sched_start(&vm->sched, true);
831 }
832
833 /**
834  * panthor_vm_as() - Get the AS slot attached to a VM
835  * @vm: VM to get the AS slot of.
836  *
837  * Return: -1 if the VM is not assigned an AS slot yet, >= 0 otherwise.
838  */
839 int panthor_vm_as(struct panthor_vm *vm)
840 {
841         return vm->as.id;
842 }
843
844 static size_t get_pgsize(u64 addr, size_t size, size_t *count)
845 {
846         /*
847          * io-pgtable only operates on multiple pages within a single table
848          * entry, so we need to split at boundaries of the table size, i.e.
849          * the next block size up. The distance from address A to the next
850          * boundary of block size B is logically B - A % B, but in unsigned
851          * two's complement where B is a power of two we get the equivalence
852          * B - A % B == (B - A) % B == (n * B - A) % B, and choose n = 0 :)
853          */
854         size_t blk_offset = -addr % SZ_2M;
855
856         if (blk_offset || size < SZ_2M) {
857                 *count = min_not_zero(blk_offset, size) / SZ_4K;
858                 return SZ_4K;
859         }
860         blk_offset = -addr % SZ_1G ?: SZ_1G;
861         *count = min(blk_offset, size) / SZ_2M;
862         return SZ_2M;
863 }
864
865 static int panthor_vm_flush_range(struct panthor_vm *vm, u64 iova, u64 size)
866 {
867         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
868         int ret = 0, cookie;
869
870         if (vm->as.id < 0)
871                 return 0;
872
873         /* If the device is unplugged, we just silently skip the flush. */
874         if (!drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie))
875                 return 0;
876
877         /* Flush the PTs only if we're already awake */
878         if (pm_runtime_active(ptdev->base.dev))
879                 ret = mmu_hw_do_operation(vm, iova, size, AS_COMMAND_FLUSH_PT);
880
881         drm_dev_exit(cookie);
882         return ret;
883 }
884
885 static int panthor_vm_unmap_pages(struct panthor_vm *vm, u64 iova, u64 size)
886 {
887         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
888         struct io_pgtable_ops *ops = vm->pgtbl_ops;
889         u64 offset = 0;
890
891         drm_dbg(&ptdev->base, "unmap: as=%d, iova=%llx, len=%llx", vm->as.id, iova, size);
892
893         while (offset < size) {
894                 size_t unmapped_sz = 0, pgcount;
895                 size_t pgsize = get_pgsize(iova + offset, size - offset, &pgcount);
896
897                 unmapped_sz = ops->unmap_pages(ops, iova + offset, pgsize, pgcount, NULL);
898
899                 if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, unmapped_sz != pgsize * pgcount)) {
900                         drm_err(&ptdev->base, "failed to unmap range %llx-%llx (requested range %llx-%llx)\n",
901                                 iova + offset + unmapped_sz,
902                                 iova + offset + pgsize * pgcount,
903                                 iova, iova + size);
904                         panthor_vm_flush_range(vm, iova, offset + unmapped_sz);
905                         return  -EINVAL;
906                 }
907                 offset += unmapped_sz;
908         }
909
910         return panthor_vm_flush_range(vm, iova, size);
911 }
912
913 static int
914 panthor_vm_map_pages(struct panthor_vm *vm, u64 iova, int prot,
915                      struct sg_table *sgt, u64 offset, u64 size)
916 {
917         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
918         unsigned int count;
919         struct scatterlist *sgl;
920         struct io_pgtable_ops *ops = vm->pgtbl_ops;
921         u64 start_iova = iova;
922         int ret;
923
924         if (!size)
925                 return 0;
926
927         for_each_sgtable_dma_sg(sgt, sgl, count) {
928                 dma_addr_t paddr = sg_dma_address(sgl);
929                 size_t len = sg_dma_len(sgl);
930
931                 if (len <= offset) {
932                         offset -= len;
933                         continue;
934                 }
935
936                 paddr += offset;
937                 len -= offset;
938                 len = min_t(size_t, len, size);
939                 size -= len;
940
941                 drm_dbg(&ptdev->base, "map: as=%d, iova=%llx, paddr=%pad, len=%zx",
942                         vm->as.id, iova, &paddr, len);
943
944                 while (len) {
945                         size_t pgcount, mapped = 0;
946                         size_t pgsize = get_pgsize(iova | paddr, len, &pgcount);
947
948                         ret = ops->map_pages(ops, iova, paddr, pgsize, pgcount, prot,
949                                              GFP_KERNEL, &mapped);
950                         iova += mapped;
951                         paddr += mapped;
952                         len -= mapped;
953
954                         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, !ret && !mapped))
955                                 ret = -ENOMEM;
956
957                         if (ret) {
958                                 /* If something failed, unmap what we've already mapped before
959                                  * returning. The unmap call is not supposed to fail.
960                                  */
961                                 drm_WARN_ON(&ptdev->base,
962                                             panthor_vm_unmap_pages(vm, start_iova,
963                                                                    iova - start_iova));
964                                 return ret;
965                         }
966                 }
967
968                 if (!size)
969                         break;
970         }
971
972         return panthor_vm_flush_range(vm, start_iova, iova - start_iova);
973 }
974
975 static int flags_to_prot(u32 flags)
976 {
977         int prot = 0;
978
979         if (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC)
980                 prot |= IOMMU_NOEXEC;
981
982         if (!(flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED))
983                 prot |= IOMMU_CACHE;
984
985         if (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY)
986                 prot |= IOMMU_READ;
987         else
988                 prot |= IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
989
990         return prot;
991 }
992
993 /**
994  * panthor_vm_alloc_va() - Allocate a region in the auto-va space
995  * @VM: VM to allocate a region on.
996  * @va: start of the VA range. Can be PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA if the user
997  * wants the VA to be automatically allocated from the auto-VA range.
998  * @size: size of the VA range.
999  * @va_node: drm_mm_node to initialize. Must be zero-initialized.
1000  *
1001  * Some GPU objects, like heap chunks, are fully managed by the kernel and
1002  * need to be mapped to the userspace VM, in the region reserved for kernel
1003  * objects.
1004  *
1005  * This function takes care of allocating a region in the kernel auto-VA space.
1006  *
1007  * Return: 0 on success, an error code otherwise.
1008  */
1009 int
1010 panthor_vm_alloc_va(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 size,
1011                     struct drm_mm_node *va_node)
1012 {
1013         int ret;
1014
1015         if (!size || (size & ~PAGE_MASK))
1016                 return -EINVAL;
1017
1018         if (va != PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA && (va & ~PAGE_MASK))
1019                 return -EINVAL;
1020
1021         mutex_lock(&vm->mm_lock);
1022         if (va != PANTHOR_VM_KERNEL_AUTO_VA) {
1023                 va_node->start = va;
1024                 va_node->size = size;
1025                 ret = drm_mm_reserve_node(&vm->mm, va_node);
1026         } else {
1027                 ret = drm_mm_insert_node_in_range(&vm->mm, va_node, size,
1028                                                   size >= SZ_2M ? SZ_2M : SZ_4K,
1029                                                   0, vm->kernel_auto_va.start,
1030                                                   vm->kernel_auto_va.end,
1031                                                   DRM_MM_INSERT_BEST);
1032         }
1033         mutex_unlock(&vm->mm_lock);
1034
1035         return ret;
1036 }
1037
1038 /**
1039  * panthor_vm_free_va() - Free a region allocated with panthor_vm_alloc_va()
1040  * @VM: VM to free the region on.
1041  * @va_node: Memory node representing the region to free.
1042  */
1043 void panthor_vm_free_va(struct panthor_vm *vm, struct drm_mm_node *va_node)
1044 {
1045         mutex_lock(&vm->mm_lock);
1046         drm_mm_remove_node(va_node);
1047         mutex_unlock(&vm->mm_lock);
1048 }
1049
1050 static void panthor_vm_bo_put(struct drm_gpuvm_bo *vm_bo)
1051 {
1052         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vm_bo->obj);
1053         struct drm_gpuvm *vm = vm_bo->vm;
1054         bool unpin;
1055
1056         /* We must retain the GEM before calling drm_gpuvm_bo_put(),
1057          * otherwise the mutex might be destroyed while we hold it.
1058          * Same goes for the VM, since we take the VM resv lock.
1059          */
1060         drm_gem_object_get(&bo->base.base);
1061         drm_gpuvm_get(vm);
1062
1063         /* We take the resv lock to protect against concurrent accesses to the
1064          * gpuvm evicted/extobj lists that are modified in
1065          * drm_gpuvm_bo_destroy(), which is called if drm_gpuvm_bo_put()
1066          * releases sthe last vm_bo reference.
1067          * We take the BO GPUVA list lock to protect the vm_bo removal from the
1068          * GEM vm_bo list.
1069          */
1070         dma_resv_lock(drm_gpuvm_resv(vm), NULL);
1071         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1072         unpin = drm_gpuvm_bo_put(vm_bo);
1073         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1074         dma_resv_unlock(drm_gpuvm_resv(vm));
1075
1076         /* If the vm_bo object was destroyed, release the pin reference that
1077          * was hold by this object.
1078          */
1079         if (unpin && !bo->base.base.import_attach)
1080                 drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1081
1082         drm_gpuvm_put(vm);
1083         drm_gem_object_put(&bo->base.base);
1084 }
1085
1086 static void panthor_vm_cleanup_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1087                                       struct panthor_vm *vm)
1088 {
1089         struct panthor_vma *vma, *tmp_vma;
1090
1091         u32 remaining_pt_count = op_ctx->rsvd_page_tables.count -
1092                                  op_ctx->rsvd_page_tables.ptr;
1093
1094         if (remaining_pt_count) {
1095                 kmem_cache_free_bulk(pt_cache, remaining_pt_count,
1096                                      op_ctx->rsvd_page_tables.pages +
1097                                      op_ctx->rsvd_page_tables.ptr);
1098         }
1099
1100         kfree(op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1101
1102         if (op_ctx->map.vm_bo)
1103                 panthor_vm_bo_put(op_ctx->map.vm_bo);
1104
1105         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(op_ctx->preallocated_vmas); i++)
1106                 kfree(op_ctx->preallocated_vmas[i]);
1107
1108         list_for_each_entry_safe(vma, tmp_vma, &op_ctx->returned_vmas, node) {
1109                 list_del(&vma->node);
1110                 panthor_vm_bo_put(vma->base.vm_bo);
1111                 kfree(vma);
1112         }
1113 }
1114
1115 static struct panthor_vma *
1116 panthor_vm_op_ctx_get_vma(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
1117 {
1118         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(op_ctx->preallocated_vmas); i++) {
1119                 struct panthor_vma *vma = op_ctx->preallocated_vmas[i];
1120
1121                 if (vma) {
1122                         op_ctx->preallocated_vmas[i] = NULL;
1123                         return vma;
1124                 }
1125         }
1126
1127         return NULL;
1128 }
1129
1130 static int
1131 panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
1132 {
1133         u32 vma_count;
1134
1135         switch (op_ctx->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) {
1136         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
1137                 /* One VMA for the new mapping, and two more VMAs for the remap case
1138                  * which might contain both a prev and next VA.
1139                  */
1140                 vma_count = 3;
1141                 break;
1142
1143         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
1144                 /* Partial unmaps might trigger a remap with either a prev or a next VA,
1145                  * but not both.
1146                  */
1147                 vma_count = 1;
1148                 break;
1149
1150         default:
1151                 return 0;
1152         }
1153
1154         for (u32 i = 0; i < vma_count; i++) {
1155                 struct panthor_vma *vma = kzalloc(sizeof(*vma), GFP_KERNEL);
1156
1157                 if (!vma)
1158                         return -ENOMEM;
1159
1160                 op_ctx->preallocated_vmas[i] = vma;
1161         }
1162
1163         return 0;
1164 }
1165
1166 #define PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_FLAGS \
1167         (DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY | \
1168          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC | \
1169          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED | \
1170          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
1171
1172 static int panthor_vm_prepare_map_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1173                                          struct panthor_vm *vm,
1174                                          struct panthor_gem_object *bo,
1175                                          u64 offset,
1176                                          u64 size, u64 va,
1177                                          u32 flags)
1178 {
1179         struct drm_gpuvm_bo *preallocated_vm_bo;
1180         struct sg_table *sgt = NULL;
1181         u64 pt_count;
1182         int ret;
1183
1184         if (!bo)
1185                 return -EINVAL;
1186
1187         if ((flags & ~PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_FLAGS) ||
1188             (flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) != DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP)
1189                 return -EINVAL;
1190
1191         /* Make sure the VA and size are aligned and in-bounds. */
1192         if (size > bo->base.base.size || offset > bo->base.base.size - size)
1193                 return -EINVAL;
1194
1195         /* If the BO has an exclusive VM attached, it can't be mapped to other VMs. */
1196         if (bo->exclusive_vm_root_gem &&
1197             bo->exclusive_vm_root_gem != panthor_vm_root_gem(vm))
1198                 return -EINVAL;
1199
1200         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1201         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1202         op_ctx->flags = flags;
1203         op_ctx->va.range = size;
1204         op_ctx->va.addr = va;
1205
1206         ret = panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(op_ctx);
1207         if (ret)
1208                 goto err_cleanup;
1209
1210         if (!bo->base.base.import_attach) {
1211                 /* Pre-reserve the BO pages, so the map operation doesn't have to
1212                  * allocate.
1213                  */
1214                 ret = drm_gem_shmem_pin(&bo->base);
1215                 if (ret)
1216                         goto err_cleanup;
1217         }
1218
1219         sgt = drm_gem_shmem_get_pages_sgt(&bo->base);
1220         if (IS_ERR(sgt)) {
1221                 if (!bo->base.base.import_attach)
1222                         drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1223
1224                 ret = PTR_ERR(sgt);
1225                 goto err_cleanup;
1226         }
1227
1228         op_ctx->map.sgt = sgt;
1229
1230         preallocated_vm_bo = drm_gpuvm_bo_create(&vm->base, &bo->base.base);
1231         if (!preallocated_vm_bo) {
1232                 if (!bo->base.base.import_attach)
1233                         drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1234
1235                 ret = -ENOMEM;
1236                 goto err_cleanup;
1237         }
1238
1239         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1240         op_ctx->map.vm_bo = drm_gpuvm_bo_obtain_prealloc(preallocated_vm_bo);
1241         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1242
1243         /* If the a vm_bo for this <VM,BO> combination exists, it already
1244          * retains a pin ref, and we can release the one we took earlier.
1245          *
1246          * If our pre-allocated vm_bo is picked, it now retains the pin ref,
1247          * which will be released in panthor_vm_bo_put().
1248          */
1249         if (preallocated_vm_bo != op_ctx->map.vm_bo &&
1250             !bo->base.base.import_attach)
1251                 drm_gem_shmem_unpin(&bo->base);
1252
1253         op_ctx->map.bo_offset = offset;
1254
1255         /* L1, L2 and L3 page tables.
1256          * We could optimize L3 allocation by iterating over the sgt and merging
1257          * 2M contiguous blocks, but it's simpler to over-provision and return
1258          * the pages if they're not used.
1259          */
1260         pt_count = ((ALIGN(va + size, 1ull << 39) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 39)) >> 39) +
1261                    ((ALIGN(va + size, 1ull << 30) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 30)) >> 30) +
1262                    ((ALIGN(va + size, 1ull << 21) - ALIGN_DOWN(va, 1ull << 21)) >> 21);
1263
1264         op_ctx->rsvd_page_tables.pages = kcalloc(pt_count,
1265                                                  sizeof(*op_ctx->rsvd_page_tables.pages),
1266                                                  GFP_KERNEL);
1267         if (!op_ctx->rsvd_page_tables.pages)
1268                 goto err_cleanup;
1269
1270         ret = kmem_cache_alloc_bulk(pt_cache, GFP_KERNEL, pt_count,
1271                                     op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1272         op_ctx->rsvd_page_tables.count = ret;
1273         if (ret != pt_count) {
1274                 ret = -ENOMEM;
1275                 goto err_cleanup;
1276         }
1277
1278         /* Insert BO into the extobj list last, when we know nothing can fail. */
1279         dma_resv_lock(panthor_vm_resv(vm), NULL);
1280         drm_gpuvm_bo_extobj_add(op_ctx->map.vm_bo);
1281         dma_resv_unlock(panthor_vm_resv(vm));
1282
1283         return 0;
1284
1285 err_cleanup:
1286         panthor_vm_cleanup_op_ctx(op_ctx, vm);
1287         return ret;
1288 }
1289
1290 static int panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1291                                            struct panthor_vm *vm,
1292                                            u64 va, u64 size)
1293 {
1294         u32 pt_count = 0;
1295         int ret;
1296
1297         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1298         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1299         op_ctx->va.range = size;
1300         op_ctx->va.addr = va;
1301         op_ctx->flags = DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP;
1302
1303         /* Pre-allocate L3 page tables to account for the split-2M-block
1304          * situation on unmap.
1305          */
1306         if (va != ALIGN(va, SZ_2M))
1307                 pt_count++;
1308
1309         if (va + size != ALIGN(va + size, SZ_2M) &&
1310             ALIGN(va + size, SZ_2M) != ALIGN(va, SZ_2M))
1311                 pt_count++;
1312
1313         ret = panthor_vm_op_ctx_prealloc_vmas(op_ctx);
1314         if (ret)
1315                 goto err_cleanup;
1316
1317         if (pt_count) {
1318                 op_ctx->rsvd_page_tables.pages = kcalloc(pt_count,
1319                                                          sizeof(*op_ctx->rsvd_page_tables.pages),
1320                                                          GFP_KERNEL);
1321                 if (!op_ctx->rsvd_page_tables.pages)
1322                         goto err_cleanup;
1323
1324                 ret = kmem_cache_alloc_bulk(pt_cache, GFP_KERNEL, pt_count,
1325                                             op_ctx->rsvd_page_tables.pages);
1326                 if (ret != pt_count) {
1327                         ret = -ENOMEM;
1328                         goto err_cleanup;
1329                 }
1330                 op_ctx->rsvd_page_tables.count = pt_count;
1331         }
1332
1333         return 0;
1334
1335 err_cleanup:
1336         panthor_vm_cleanup_op_ctx(op_ctx, vm);
1337         return ret;
1338 }
1339
1340 static void panthor_vm_prepare_sync_only_op_ctx(struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx,
1341                                                 struct panthor_vm *vm)
1342 {
1343         memset(op_ctx, 0, sizeof(*op_ctx));
1344         INIT_LIST_HEAD(&op_ctx->returned_vmas);
1345         op_ctx->flags = DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY;
1346 }
1347
1348 /**
1349  * panthor_vm_get_bo_for_va() - Get the GEM object mapped at a virtual address
1350  * @vm: VM to look into.
1351  * @va: Virtual address to search for.
1352  * @bo_offset: Offset of the GEM object mapped at this virtual address.
1353  * Only valid on success.
1354  *
1355  * The object returned by this function might no longer be mapped when the
1356  * function returns. It's the caller responsibility to ensure there's no
1357  * concurrent map/unmap operations making the returned value invalid, or
1358  * make sure it doesn't matter if the object is no longer mapped.
1359  *
1360  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
1361  */
1362 struct panthor_gem_object *
1363 panthor_vm_get_bo_for_va(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 *bo_offset)
1364 {
1365         struct panthor_gem_object *bo = ERR_PTR(-ENOENT);
1366         struct drm_gpuva *gpuva;
1367         struct panthor_vma *vma;
1368
1369         /* Take the VM lock to prevent concurrent map/unmap operations. */
1370         mutex_lock(&vm->op_lock);
1371         gpuva = drm_gpuva_find_first(&vm->base, va, 1);
1372         vma = gpuva ? container_of(gpuva, struct panthor_vma, base) : NULL;
1373         if (vma && vma->base.gem.obj) {
1374                 drm_gem_object_get(vma->base.gem.obj);
1375                 bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
1376                 *bo_offset = vma->base.gem.offset + (va - vma->base.va.addr);
1377         }
1378         mutex_unlock(&vm->op_lock);
1379
1380         return bo;
1381 }
1382
1383 #define PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE   SZ_256M
1384
1385 static u64
1386 panthor_vm_create_get_user_va_range(const struct drm_panthor_vm_create *args,
1387                                     u64 full_va_range)
1388 {
1389         u64 user_va_range;
1390
1391         /* Make sure we have a minimum amount of VA space for kernel objects. */
1392         if (full_va_range < PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE)
1393                 return 0;
1394
1395         if (args->user_va_range) {
1396                 /* Use the user provided value if != 0. */
1397                 user_va_range = args->user_va_range;
1398         } else if (TASK_SIZE_OF(current) < full_va_range) {
1399                 /* If the task VM size is smaller than the GPU VA range, pick this
1400                  * as our default user VA range, so userspace can CPU/GPU map buffers
1401                  * at the same address.
1402                  */
1403                 user_va_range = TASK_SIZE_OF(current);
1404         } else {
1405                 /* If the GPU VA range is smaller than the task VM size, we
1406                  * just have to live with the fact we won't be able to map
1407                  * all buffers at the same GPU/CPU address.
1408                  *
1409                  * If the GPU VA range is bigger than 4G (more than 32-bit of
1410                  * VA), we split the range in two, and assign half of it to
1411                  * the user and the other half to the kernel, if it's not, we
1412                  * keep the kernel VA space as small as possible.
1413                  */
1414                 user_va_range = full_va_range > SZ_4G ?
1415                                 full_va_range / 2 :
1416                                 full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE;
1417         }
1418
1419         if (full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE < user_va_range)
1420                 user_va_range = full_va_range - PANTHOR_VM_MIN_KERNEL_VA_SIZE;
1421
1422         return user_va_range;
1423 }
1424
1425 #define PANTHOR_VM_CREATE_FLAGS         0
1426
1427 static int
1428 panthor_vm_create_check_args(const struct panthor_device *ptdev,
1429                              const struct drm_panthor_vm_create *args,
1430                              u64 *kernel_va_start, u64 *kernel_va_range)
1431 {
1432         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
1433         u64 full_va_range = 1ull << va_bits;
1434         u64 user_va_range;
1435
1436         if (args->flags & ~PANTHOR_VM_CREATE_FLAGS)
1437                 return -EINVAL;
1438
1439         user_va_range = panthor_vm_create_get_user_va_range(args, full_va_range);
1440         if (!user_va_range || (args->user_va_range && args->user_va_range > user_va_range))
1441                 return -EINVAL;
1442
1443         /* Pick a kernel VA range that's a power of two, to have a clear split. */
1444         *kernel_va_range = rounddown_pow_of_two(full_va_range - user_va_range);
1445         *kernel_va_start = full_va_range - *kernel_va_range;
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Only 32 VMs per open file. If that becomes a limiting factor, we can
1451  * increase this number.
1452  */
1453 #define PANTHOR_MAX_VMS_PER_FILE        32
1454
1455 /**
1456  * panthor_vm_pool_create_vm() - Create a VM
1457  * @pool: The VM to create this VM on.
1458  * @kernel_va_start: Start of the region reserved for kernel objects.
1459  * @kernel_va_range: Size of the region reserved for kernel objects.
1460  *
1461  * Return: a positive VM ID on success, a negative error code otherwise.
1462  */
1463 int panthor_vm_pool_create_vm(struct panthor_device *ptdev,
1464                               struct panthor_vm_pool *pool,
1465                               struct drm_panthor_vm_create *args)
1466 {
1467         u64 kernel_va_start, kernel_va_range;
1468         struct panthor_vm *vm;
1469         int ret;
1470         u32 id;
1471
1472         ret = panthor_vm_create_check_args(ptdev, args, &kernel_va_start, &kernel_va_range);
1473         if (ret)
1474                 return ret;
1475
1476         vm = panthor_vm_create(ptdev, false, kernel_va_start, kernel_va_range,
1477                                kernel_va_start, kernel_va_range);
1478         if (IS_ERR(vm))
1479                 return PTR_ERR(vm);
1480
1481         ret = xa_alloc(&pool->xa, &id, vm,
1482                        XA_LIMIT(1, PANTHOR_MAX_VMS_PER_FILE), GFP_KERNEL);
1483
1484         if (ret) {
1485                 panthor_vm_put(vm);
1486                 return ret;
1487         }
1488
1489         args->user_va_range = kernel_va_start;
1490         return id;
1491 }
1492
1493 static void panthor_vm_destroy(struct panthor_vm *vm)
1494 {
1495         if (!vm)
1496                 return;
1497
1498         vm->destroyed = true;
1499
1500         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1501         panthor_heap_pool_destroy(vm->heaps.pool);
1502         vm->heaps.pool = NULL;
1503         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1504
1505         drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base,
1506                     panthor_vm_unmap_range(vm, vm->base.mm_start, vm->base.mm_range));
1507         panthor_vm_put(vm);
1508 }
1509
1510 /**
1511  * panthor_vm_pool_destroy_vm() - Destroy a VM.
1512  * @pool: VM pool.
1513  * @handle: VM handle.
1514  *
1515  * This function doesn't free the VM object or its resources, it just kills
1516  * all mappings, and makes sure nothing can be mapped after that point.
1517  *
1518  * If there was any active jobs at the time this function is called, these
1519  * jobs should experience page faults and be killed as a result.
1520  *
1521  * The VM resources are freed when the last reference on the VM object is
1522  * dropped.
1523  */
1524 int panthor_vm_pool_destroy_vm(struct panthor_vm_pool *pool, u32 handle)
1525 {
1526         struct panthor_vm *vm;
1527
1528         vm = xa_erase(&pool->xa, handle);
1529
1530         panthor_vm_destroy(vm);
1531
1532         return vm ? 0 : -EINVAL;
1533 }
1534
1535 /**
1536  * panthor_vm_pool_get_vm() - Retrieve VM object bound to a VM handle
1537  * @pool: VM pool to check.
1538  * @handle: Handle of the VM to retrieve.
1539  *
1540  * Return: A valid pointer if the VM exists, NULL otherwise.
1541  */
1542 struct panthor_vm *
1543 panthor_vm_pool_get_vm(struct panthor_vm_pool *pool, u32 handle)
1544 {
1545         struct panthor_vm *vm;
1546
1547         vm = panthor_vm_get(xa_load(&pool->xa, handle));
1548
1549         return vm;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * panthor_vm_pool_destroy() - Destroy a VM pool.
1554  * @pfile: File.
1555  *
1556  * Destroy all VMs in the pool, and release the pool resources.
1557  *
1558  * Note that VMs can outlive the pool they were created from if other
1559  * objects hold a reference to there VMs.
1560  */
1561 void panthor_vm_pool_destroy(struct panthor_file *pfile)
1562 {
1563         struct panthor_vm *vm;
1564         unsigned long i;
1565
1566         if (!pfile->vms)
1567                 return;
1568
1569         xa_for_each(&pfile->vms->xa, i, vm)
1570                 panthor_vm_destroy(vm);
1571
1572         xa_destroy(&pfile->vms->xa);
1573         kfree(pfile->vms);
1574 }
1575
1576 /**
1577  * panthor_vm_pool_create() - Create a VM pool
1578  * @pfile: File.
1579  *
1580  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
1581  */
1582 int panthor_vm_pool_create(struct panthor_file *pfile)
1583 {
1584         pfile->vms = kzalloc(sizeof(*pfile->vms), GFP_KERNEL);
1585         if (!pfile->vms)
1586                 return -ENOMEM;
1587
1588         xa_init_flags(&pfile->vms->xa, XA_FLAGS_ALLOC1);
1589         return 0;
1590 }
1591
1592 /* dummy TLB ops, the real TLB flush happens in panthor_vm_flush_range() */
1593 static void mmu_tlb_flush_all(void *cookie)
1594 {
1595 }
1596
1597 static void mmu_tlb_flush_walk(unsigned long iova, size_t size, size_t granule, void *cookie)
1598 {
1599 }
1600
1601 static const struct iommu_flush_ops mmu_tlb_ops = {
1602         .tlb_flush_all = mmu_tlb_flush_all,
1603         .tlb_flush_walk = mmu_tlb_flush_walk,
1604 };
1605
1606 static const char *access_type_name(struct panthor_device *ptdev,
1607                                     u32 fault_status)
1608 {
1609         switch (fault_status & AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_MASK) {
1610         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_ATOMIC:
1611                 return "ATOMIC";
1612         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_READ:
1613                 return "READ";
1614         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_WRITE:
1615                 return "WRITE";
1616         case AS_FAULTSTATUS_ACCESS_TYPE_EX:
1617                 return "EXECUTE";
1618         default:
1619                 drm_WARN_ON(&ptdev->base, 1);
1620                 return NULL;
1621         }
1622 }
1623
1624 static void panthor_mmu_irq_handler(struct panthor_device *ptdev, u32 status)
1625 {
1626         bool has_unhandled_faults = false;
1627
1628         status = panthor_mmu_fault_mask(ptdev, status);
1629         while (status) {
1630                 u32 as = ffs(status | (status >> 16)) - 1;
1631                 u32 mask = panthor_mmu_as_fault_mask(ptdev, as);
1632                 u32 new_int_mask;
1633                 u64 addr;
1634                 u32 fault_status;
1635                 u32 exception_type;
1636                 u32 access_type;
1637                 u32 source_id;
1638
1639                 fault_status = gpu_read(ptdev, AS_FAULTSTATUS(as));
1640                 addr = gpu_read(ptdev, AS_FAULTADDRESS_LO(as));
1641                 addr |= (u64)gpu_read(ptdev, AS_FAULTADDRESS_HI(as)) << 32;
1642
1643                 /* decode the fault status */
1644                 exception_type = fault_status & 0xFF;
1645                 access_type = (fault_status >> 8) & 0x3;
1646                 source_id = (fault_status >> 16);
1647
1648                 mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1649
1650                 ptdev->mmu->as.faulty_mask |= mask;
1651                 new_int_mask =
1652                         panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~ptdev->mmu->as.faulty_mask);
1653
1654                 /* terminal fault, print info about the fault */
1655                 drm_err(&ptdev->base,
1656                         "Unhandled Page fault in AS%d at VA 0x%016llX\n"
1657                         "raw fault status: 0x%X\n"
1658                         "decoded fault status: %s\n"
1659                         "exception type 0x%X: %s\n"
1660                         "access type 0x%X: %s\n"
1661                         "source id 0x%X\n",
1662                         as, addr,
1663                         fault_status,
1664                         (fault_status & (1 << 10) ? "DECODER FAULT" : "SLAVE FAULT"),
1665                         exception_type, panthor_exception_name(ptdev, exception_type),
1666                         access_type, access_type_name(ptdev, fault_status),
1667                         source_id);
1668
1669                 /* Ignore MMU interrupts on this AS until it's been
1670                  * re-enabled.
1671                  */
1672                 ptdev->mmu->irq.mask = new_int_mask;
1673                 gpu_write(ptdev, MMU_INT_MASK, new_int_mask);
1674
1675                 if (ptdev->mmu->as.slots[as].vm)
1676                         ptdev->mmu->as.slots[as].vm->unhandled_fault = true;
1677
1678                 /* Disable the MMU to kill jobs on this AS. */
1679                 panthor_mmu_as_disable(ptdev, as);
1680                 mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1681
1682                 status &= ~mask;
1683                 has_unhandled_faults = true;
1684         }
1685
1686         if (has_unhandled_faults)
1687                 panthor_sched_report_mmu_fault(ptdev);
1688 }
1689 PANTHOR_IRQ_HANDLER(mmu, MMU, panthor_mmu_irq_handler);
1690
1691 /**
1692  * panthor_mmu_suspend() - Suspend the MMU logic
1693  * @ptdev: Device.
1694  *
1695  * All we do here is de-assign the AS slots on all active VMs, so things
1696  * get flushed to the main memory, and no further access to these VMs are
1697  * possible.
1698  *
1699  * We also suspend the MMU IRQ.
1700  */
1701 void panthor_mmu_suspend(struct panthor_device *ptdev)
1702 {
1703         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1704         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
1705                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
1706
1707                 if (vm) {
1708                         drm_WARN_ON(&ptdev->base, panthor_mmu_as_disable(ptdev, i));
1709                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
1710                 }
1711         }
1712         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1713
1714         panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
1715 }
1716
1717 /**
1718  * panthor_mmu_resume() - Resume the MMU logic
1719  * @ptdev: Device.
1720  *
1721  * Resume the IRQ.
1722  *
1723  * We don't re-enable previously active VMs. We assume other parts of the
1724  * driver will call panthor_vm_active() on the VMs they intend to use.
1725  */
1726 void panthor_mmu_resume(struct panthor_device *ptdev)
1727 {
1728         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1729         ptdev->mmu->as.alloc_mask = 0;
1730         ptdev->mmu->as.faulty_mask = 0;
1731         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1732
1733         panthor_mmu_irq_resume(&ptdev->mmu->irq, panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
1734 }
1735
1736 /**
1737  * panthor_mmu_pre_reset() - Prepare for a reset
1738  * @ptdev: Device.
1739  *
1740  * Suspend the IRQ, and make sure all VM_BIND queues are stopped, so we
1741  * don't get asked to do a VM operation while the GPU is down.
1742  *
1743  * We don't cleanly shutdown the AS slots here, because the reset might
1744  * come from an AS_ACTIVE_BIT stuck situation.
1745  */
1746 void panthor_mmu_pre_reset(struct panthor_device *ptdev)
1747 {
1748         struct panthor_vm *vm;
1749
1750         panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
1751
1752         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1753         ptdev->mmu->vm.reset_in_progress = true;
1754         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node)
1755                 panthor_vm_stop(vm);
1756         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1757 }
1758
1759 /**
1760  * panthor_mmu_post_reset() - Restore things after a reset
1761  * @ptdev: Device.
1762  *
1763  * Put the MMU logic back in action after a reset. That implies resuming the
1764  * IRQ and re-enabling the VM_BIND queues.
1765  */
1766 void panthor_mmu_post_reset(struct panthor_device *ptdev)
1767 {
1768         struct panthor_vm *vm;
1769
1770         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1771
1772         /* Now that the reset is effective, we can assume that none of the
1773          * AS slots are setup, and clear the faulty flags too.
1774          */
1775         ptdev->mmu->as.alloc_mask = 0;
1776         ptdev->mmu->as.faulty_mask = 0;
1777
1778         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
1779                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
1780
1781                 if (vm)
1782                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
1783         }
1784
1785         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1786
1787         panthor_mmu_irq_resume(&ptdev->mmu->irq, panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
1788
1789         /* Restart the VM_BIND queues. */
1790         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1791         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node) {
1792                 panthor_vm_start(vm);
1793         }
1794         ptdev->mmu->vm.reset_in_progress = false;
1795         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1796 }
1797
1798 static void panthor_vm_free(struct drm_gpuvm *gpuvm)
1799 {
1800         struct panthor_vm *vm = container_of(gpuvm, struct panthor_vm, base);
1801         struct panthor_device *ptdev = vm->ptdev;
1802
1803         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1804         if (drm_WARN_ON(&ptdev->base, vm->heaps.pool))
1805                 panthor_heap_pool_destroy(vm->heaps.pool);
1806         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1807         mutex_destroy(&vm->heaps.lock);
1808
1809         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1810         list_del(&vm->node);
1811         /* Restore the scheduler state so we can call drm_sched_entity_destroy()
1812          * and drm_sched_fini(). If get there, that means we have no job left
1813          * and no new jobs can be queued, so we can start the scheduler without
1814          * risking interfering with the reset.
1815          */
1816         if (ptdev->mmu->vm.reset_in_progress)
1817                 panthor_vm_start(vm);
1818         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
1819
1820         drm_sched_entity_destroy(&vm->entity);
1821         drm_sched_fini(&vm->sched);
1822
1823         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1824         if (vm->as.id >= 0) {
1825                 int cookie;
1826
1827                 if (drm_dev_enter(&ptdev->base, &cookie)) {
1828                         panthor_mmu_as_disable(ptdev, vm->as.id);
1829                         drm_dev_exit(cookie);
1830                 }
1831
1832                 ptdev->mmu->as.slots[vm->as.id].vm = NULL;
1833                 clear_bit(vm->as.id, &ptdev->mmu->as.alloc_mask);
1834                 list_del(&vm->as.lru_node);
1835         }
1836         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
1837
1838         free_io_pgtable_ops(vm->pgtbl_ops);
1839
1840         drm_mm_takedown(&vm->mm);
1841         kfree(vm);
1842 }
1843
1844 /**
1845  * panthor_vm_put() - Release a reference on a VM
1846  * @vm: VM to release the reference on. Can be NULL.
1847  */
1848 void panthor_vm_put(struct panthor_vm *vm)
1849 {
1850         drm_gpuvm_put(vm ? &vm->base : NULL);
1851 }
1852
1853 /**
1854  * panthor_vm_get() - Get a VM reference
1855  * @vm: VM to get the reference on. Can be NULL.
1856  *
1857  * Return: @vm value.
1858  */
1859 struct panthor_vm *panthor_vm_get(struct panthor_vm *vm)
1860 {
1861         if (vm)
1862                 drm_gpuvm_get(&vm->base);
1863
1864         return vm;
1865 }
1866
1867 /**
1868  * panthor_vm_get_heap_pool() - Get the heap pool attached to a VM
1869  * @vm: VM to query the heap pool on.
1870  * @create: True if the heap pool should be created when it doesn't exist.
1871  *
1872  * Heap pools are per-VM. This function allows one to retrieve the heap pool
1873  * attached to a VM.
1874  *
1875  * If no heap pool exists yet, and @create is true, we create one.
1876  *
1877  * The returned panthor_heap_pool should be released with panthor_heap_pool_put().
1878  *
1879  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
1880  */
1881 struct panthor_heap_pool *panthor_vm_get_heap_pool(struct panthor_vm *vm, bool create)
1882 {
1883         struct panthor_heap_pool *pool;
1884
1885         mutex_lock(&vm->heaps.lock);
1886         if (!vm->heaps.pool && create) {
1887                 if (vm->destroyed)
1888                         pool = ERR_PTR(-EINVAL);
1889                 else
1890                         pool = panthor_heap_pool_create(vm->ptdev, vm);
1891
1892                 if (!IS_ERR(pool))
1893                         vm->heaps.pool = panthor_heap_pool_get(pool);
1894         } else {
1895                 pool = panthor_heap_pool_get(vm->heaps.pool);
1896         }
1897         mutex_unlock(&vm->heaps.lock);
1898
1899         return pool;
1900 }
1901
1902 static u64 mair_to_memattr(u64 mair)
1903 {
1904         u64 memattr = 0;
1905         u32 i;
1906
1907         for (i = 0; i < 8; i++) {
1908                 u8 in_attr = mair >> (8 * i), out_attr;
1909                 u8 outer = in_attr >> 4, inner = in_attr & 0xf;
1910
1911                 /* For caching to be enabled, inner and outer caching policy
1912                  * have to be both write-back, if one of them is write-through
1913                  * or non-cacheable, we just choose non-cacheable. Device
1914                  * memory is also translated to non-cacheable.
1915                  */
1916                 if (!(outer & 3) || !(outer & 4) || !(inner & 4)) {
1917                         out_attr = AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_OUTER_NC |
1918                                    AS_MEMATTR_AARCH64_SH_MIDGARD_INNER |
1919                                    AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_ALLOC_EXPL(false, false);
1920                 } else {
1921                         /* Use SH_CPU_INNER mode so SH_IS, which is used when
1922                          * IOMMU_CACHE is set, actually maps to the standard
1923                          * definition of inner-shareable and not Mali's
1924                          * internal-shareable mode.
1925                          */
1926                         out_attr = AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_OUTER_WB |
1927                                    AS_MEMATTR_AARCH64_SH_CPU_INNER |
1928                                    AS_MEMATTR_AARCH64_INNER_ALLOC_EXPL(inner & 1, inner & 2);
1929                 }
1930
1931                 memattr |= (u64)out_attr << (8 * i);
1932         }
1933
1934         return memattr;
1935 }
1936
1937 static void panthor_vma_link(struct panthor_vm *vm,
1938                              struct panthor_vma *vma,
1939                              struct drm_gpuvm_bo *vm_bo)
1940 {
1941         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
1942
1943         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1944         drm_gpuva_link(&vma->base, vm_bo);
1945         drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, drm_gpuvm_bo_put(vm_bo));
1946         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1947 }
1948
1949 static void panthor_vma_unlink(struct panthor_vm *vm,
1950                                struct panthor_vma *vma)
1951 {
1952         struct panthor_gem_object *bo = to_panthor_bo(vma->base.gem.obj);
1953         struct drm_gpuvm_bo *vm_bo = drm_gpuvm_bo_get(vma->base.vm_bo);
1954
1955         mutex_lock(&bo->gpuva_list_lock);
1956         drm_gpuva_unlink(&vma->base);
1957         mutex_unlock(&bo->gpuva_list_lock);
1958
1959         /* drm_gpuva_unlink() release the vm_bo, but we manually retained it
1960          * when entering this function, so we can implement deferred VMA
1961          * destruction. Re-assign it here.
1962          */
1963         vma->base.vm_bo = vm_bo;
1964         list_add_tail(&vma->node, &vm->op_ctx->returned_vmas);
1965 }
1966
1967 static void panthor_vma_init(struct panthor_vma *vma, u32 flags)
1968 {
1969         INIT_LIST_HEAD(&vma->node);
1970         vma->flags = flags;
1971 }
1972
1973 #define PANTHOR_VM_MAP_FLAGS \
1974         (DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_READONLY | \
1975          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_NOEXEC | \
1976          DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_MAP_UNCACHED)
1977
1978 static int panthor_gpuva_sm_step_map(struct drm_gpuva_op *op, void *priv)
1979 {
1980         struct panthor_vm *vm = priv;
1981         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx = vm->op_ctx;
1982         struct panthor_vma *vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
1983         int ret;
1984
1985         if (!vma)
1986                 return -EINVAL;
1987
1988         panthor_vma_init(vma, op_ctx->flags & PANTHOR_VM_MAP_FLAGS);
1989
1990         ret = panthor_vm_map_pages(vm, op->map.va.addr, flags_to_prot(vma->flags),
1991                                    op_ctx->map.sgt, op->map.gem.offset,
1992                                    op->map.va.range);
1993         if (ret)
1994                 return ret;
1995
1996         /* Ref owned by the mapping now, clear the obj field so we don't release the
1997          * pinning/obj ref behind GPUVA's back.
1998          */
1999         drm_gpuva_map(&vm->base, &vma->base, &op->map);
2000         panthor_vma_link(vm, vma, op_ctx->map.vm_bo);
2001         op_ctx->map.vm_bo = NULL;
2002         return 0;
2003 }
2004
2005 static int panthor_gpuva_sm_step_remap(struct drm_gpuva_op *op,
2006                                        void *priv)
2007 {
2008         struct panthor_vma *unmap_vma = container_of(op->remap.unmap->va, struct panthor_vma, base);
2009         struct panthor_vm *vm = priv;
2010         struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx = vm->op_ctx;
2011         struct panthor_vma *prev_vma = NULL, *next_vma = NULL;
2012         u64 unmap_start, unmap_range;
2013         int ret;
2014
2015         drm_gpuva_op_remap_to_unmap_range(&op->remap, &unmap_start, &unmap_range);
2016         ret = panthor_vm_unmap_pages(vm, unmap_start, unmap_range);
2017         if (ret)
2018                 return ret;
2019
2020         if (op->remap.prev) {
2021                 prev_vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
2022                 panthor_vma_init(prev_vma, unmap_vma->flags);
2023         }
2024
2025         if (op->remap.next) {
2026                 next_vma = panthor_vm_op_ctx_get_vma(op_ctx);
2027                 panthor_vma_init(next_vma, unmap_vma->flags);
2028         }
2029
2030         drm_gpuva_remap(prev_vma ? &prev_vma->base : NULL,
2031                         next_vma ? &next_vma->base : NULL,
2032                         &op->remap);
2033
2034         if (prev_vma) {
2035                 /* panthor_vma_link() transfers the vm_bo ownership to
2036                  * the VMA object. Since the vm_bo we're passing is still
2037                  * owned by the old mapping which will be released when this
2038                  * mapping is destroyed, we need to grab a ref here.
2039                  */
2040                 panthor_vma_link(vm, prev_vma,
2041                                  drm_gpuvm_bo_get(op->remap.unmap->va->vm_bo));
2042         }
2043
2044         if (next_vma) {
2045                 panthor_vma_link(vm, next_vma,
2046                                  drm_gpuvm_bo_get(op->remap.unmap->va->vm_bo));
2047         }
2048
2049         panthor_vma_unlink(vm, unmap_vma);
2050         return 0;
2051 }
2052
2053 static int panthor_gpuva_sm_step_unmap(struct drm_gpuva_op *op,
2054                                        void *priv)
2055 {
2056         struct panthor_vma *unmap_vma = container_of(op->unmap.va, struct panthor_vma, base);
2057         struct panthor_vm *vm = priv;
2058         int ret;
2059
2060         ret = panthor_vm_unmap_pages(vm, unmap_vma->base.va.addr,
2061                                      unmap_vma->base.va.range);
2062         if (drm_WARN_ON(&vm->ptdev->base, ret))
2063                 return ret;
2064
2065         drm_gpuva_unmap(&op->unmap);
2066         panthor_vma_unlink(vm, unmap_vma);
2067         return 0;
2068 }
2069
2070 static const struct drm_gpuvm_ops panthor_gpuvm_ops = {
2071         .vm_free = panthor_vm_free,
2072         .sm_step_map = panthor_gpuva_sm_step_map,
2073         .sm_step_remap = panthor_gpuva_sm_step_remap,
2074         .sm_step_unmap = panthor_gpuva_sm_step_unmap,
2075 };
2076
2077 /**
2078  * panthor_vm_resv() - Get the dma_resv object attached to a VM.
2079  * @vm: VM to get the dma_resv of.
2080  *
2081  * Return: A dma_resv object.
2082  */
2083 struct dma_resv *panthor_vm_resv(struct panthor_vm *vm)
2084 {
2085         return drm_gpuvm_resv(&vm->base);
2086 }
2087
2088 struct drm_gem_object *panthor_vm_root_gem(struct panthor_vm *vm)
2089 {
2090         if (!vm)
2091                 return NULL;
2092
2093         return vm->base.r_obj;
2094 }
2095
2096 static int
2097 panthor_vm_exec_op(struct panthor_vm *vm, struct panthor_vm_op_ctx *op,
2098                    bool flag_vm_unusable_on_failure)
2099 {
2100         u32 op_type = op->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK;
2101         int ret;
2102
2103         if (op_type == DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY)
2104                 return 0;
2105
2106         mutex_lock(&vm->op_lock);
2107         vm->op_ctx = op;
2108         switch (op_type) {
2109         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
2110                 if (vm->unusable) {
2111                         ret = -EINVAL;
2112                         break;
2113                 }
2114
2115                 ret = drm_gpuvm_sm_map(&vm->base, vm, op->va.addr, op->va.range,
2116                                        op->map.vm_bo->obj, op->map.bo_offset);
2117                 break;
2118
2119         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
2120                 ret = drm_gpuvm_sm_unmap(&vm->base, vm, op->va.addr, op->va.range);
2121                 break;
2122
2123         default:
2124                 ret = -EINVAL;
2125                 break;
2126         }
2127
2128         if (ret && flag_vm_unusable_on_failure)
2129                 vm->unusable = true;
2130
2131         vm->op_ctx = NULL;
2132         mutex_unlock(&vm->op_lock);
2133
2134         return ret;
2135 }
2136
2137 static struct dma_fence *
2138 panthor_vm_bind_run_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2139 {
2140         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2141         bool cookie;
2142         int ret;
2143
2144         /* Not only we report an error whose result is propagated to the
2145          * drm_sched finished fence, but we also flag the VM as unusable, because
2146          * a failure in the async VM_BIND results in an inconsistent state. VM needs
2147          * to be destroyed and recreated.
2148          */
2149         cookie = dma_fence_begin_signalling();
2150         ret = panthor_vm_exec_op(job->vm, &job->ctx, true);
2151         dma_fence_end_signalling(cookie);
2152
2153         return ret ? ERR_PTR(ret) : NULL;
2154 }
2155
2156 static void panthor_vm_bind_job_release(struct kref *kref)
2157 {
2158         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(kref, struct panthor_vm_bind_job, refcount);
2159
2160         if (job->base.s_fence)
2161                 drm_sched_job_cleanup(&job->base);
2162
2163         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&job->ctx, job->vm);
2164         panthor_vm_put(job->vm);
2165         kfree(job);
2166 }
2167
2168 /**
2169  * panthor_vm_bind_job_put() - Release a VM_BIND job reference
2170  * @sched_job: Job to release the reference on.
2171  */
2172 void panthor_vm_bind_job_put(struct drm_sched_job *sched_job)
2173 {
2174         struct panthor_vm_bind_job *job =
2175                 container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2176
2177         if (sched_job)
2178                 kref_put(&job->refcount, panthor_vm_bind_job_release);
2179 }
2180
2181 static void
2182 panthor_vm_bind_free_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2183 {
2184         struct panthor_vm_bind_job *job =
2185                 container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2186
2187         drm_sched_job_cleanup(sched_job);
2188
2189         /* Do the heavy cleanups asynchronously, so we're out of the
2190          * dma-signaling path and can acquire dma-resv locks safely.
2191          */
2192         queue_work(panthor_cleanup_wq, &job->cleanup_op_ctx_work);
2193 }
2194
2195 static enum drm_gpu_sched_stat
2196 panthor_vm_bind_timedout_job(struct drm_sched_job *sched_job)
2197 {
2198         WARN(1, "VM_BIND ops are synchronous for now, there should be no timeout!");
2199         return DRM_GPU_SCHED_STAT_NOMINAL;
2200 }
2201
2202 static const struct drm_sched_backend_ops panthor_vm_bind_ops = {
2203         .run_job = panthor_vm_bind_run_job,
2204         .free_job = panthor_vm_bind_free_job,
2205         .timedout_job = panthor_vm_bind_timedout_job,
2206 };
2207
2208 /**
2209  * panthor_vm_create() - Create a VM
2210  * @ptdev: Device.
2211  * @for_mcu: True if this is the FW MCU VM.
2212  * @kernel_va_start: Start of the range reserved for kernel BO mapping.
2213  * @kernel_va_size: Size of the range reserved for kernel BO mapping.
2214  * @auto_kernel_va_start: Start of the auto-VA kernel range.
2215  * @auto_kernel_va_size: Size of the auto-VA kernel range.
2216  *
2217  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
2218  */
2219 struct panthor_vm *
2220 panthor_vm_create(struct panthor_device *ptdev, bool for_mcu,
2221                   u64 kernel_va_start, u64 kernel_va_size,
2222                   u64 auto_kernel_va_start, u64 auto_kernel_va_size)
2223 {
2224         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2225         u32 pa_bits = GPU_MMU_FEATURES_PA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2226         u64 full_va_range = 1ull << va_bits;
2227         struct drm_gem_object *dummy_gem;
2228         struct drm_gpu_scheduler *sched;
2229         struct io_pgtable_cfg pgtbl_cfg;
2230         u64 mair, min_va, va_range;
2231         struct panthor_vm *vm;
2232         int ret;
2233
2234         vm = kzalloc(sizeof(*vm), GFP_KERNEL);
2235         if (!vm)
2236                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2237
2238         /* We allocate a dummy GEM for the VM. */
2239         dummy_gem = drm_gpuvm_resv_object_alloc(&ptdev->base);
2240         if (!dummy_gem) {
2241                 ret = -ENOMEM;
2242                 goto err_free_vm;
2243         }
2244
2245         mutex_init(&vm->heaps.lock);
2246         vm->for_mcu = for_mcu;
2247         vm->ptdev = ptdev;
2248         mutex_init(&vm->op_lock);
2249
2250         if (for_mcu) {
2251                 /* CSF MCU is a cortex M7, and can only address 4G */
2252                 min_va = 0;
2253                 va_range = SZ_4G;
2254         } else {
2255                 min_va = 0;
2256                 va_range = full_va_range;
2257         }
2258
2259         mutex_init(&vm->mm_lock);
2260         drm_mm_init(&vm->mm, kernel_va_start, kernel_va_size);
2261         vm->kernel_auto_va.start = auto_kernel_va_start;
2262         vm->kernel_auto_va.end = vm->kernel_auto_va.start + auto_kernel_va_size - 1;
2263
2264         INIT_LIST_HEAD(&vm->node);
2265         INIT_LIST_HEAD(&vm->as.lru_node);
2266         vm->as.id = -1;
2267         refcount_set(&vm->as.active_cnt, 0);
2268
2269         pgtbl_cfg = (struct io_pgtable_cfg) {
2270                 .pgsize_bitmap  = SZ_4K | SZ_2M,
2271                 .ias            = va_bits,
2272                 .oas            = pa_bits,
2273                 .coherent_walk  = ptdev->coherent,
2274                 .tlb            = &mmu_tlb_ops,
2275                 .iommu_dev      = ptdev->base.dev,
2276                 .alloc          = alloc_pt,
2277                 .free           = free_pt,
2278         };
2279
2280         vm->pgtbl_ops = alloc_io_pgtable_ops(ARM_64_LPAE_S1, &pgtbl_cfg, vm);
2281         if (!vm->pgtbl_ops) {
2282                 ret = -EINVAL;
2283                 goto err_mm_takedown;
2284         }
2285
2286         /* Bind operations are synchronous for now, no timeout needed. */
2287         ret = drm_sched_init(&vm->sched, &panthor_vm_bind_ops, ptdev->mmu->vm.wq,
2288                              1, 1, 0,
2289                              MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, NULL, NULL,
2290                              "panthor-vm-bind", ptdev->base.dev);
2291         if (ret)
2292                 goto err_free_io_pgtable;
2293
2294         sched = &vm->sched;
2295         ret = drm_sched_entity_init(&vm->entity, 0, &sched, 1, NULL);
2296         if (ret)
2297                 goto err_sched_fini;
2298
2299         mair = io_pgtable_ops_to_pgtable(vm->pgtbl_ops)->cfg.arm_lpae_s1_cfg.mair;
2300         vm->memattr = mair_to_memattr(mair);
2301
2302         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2303         list_add_tail(&vm->node, &ptdev->mmu->vm.list);
2304
2305         /* If a reset is in progress, stop the scheduler. */
2306         if (ptdev->mmu->vm.reset_in_progress)
2307                 panthor_vm_stop(vm);
2308         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2309
2310         /* We intentionally leave the reserved range to zero, because we want kernel VMAs
2311          * to be handled the same way user VMAs are.
2312          */
2313         drm_gpuvm_init(&vm->base, for_mcu ? "panthor-MCU-VM" : "panthor-GPU-VM",
2314                        DRM_GPUVM_RESV_PROTECTED, &ptdev->base, dummy_gem,
2315                        min_va, va_range, 0, 0, &panthor_gpuvm_ops);
2316         drm_gem_object_put(dummy_gem);
2317         return vm;
2318
2319 err_sched_fini:
2320         drm_sched_fini(&vm->sched);
2321
2322 err_free_io_pgtable:
2323         free_io_pgtable_ops(vm->pgtbl_ops);
2324
2325 err_mm_takedown:
2326         drm_mm_takedown(&vm->mm);
2327         drm_gem_object_put(dummy_gem);
2328
2329 err_free_vm:
2330         kfree(vm);
2331         return ERR_PTR(ret);
2332 }
2333
2334 static int
2335 panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(struct drm_file *file,
2336                                struct panthor_vm *vm,
2337                                const struct drm_panthor_vm_bind_op *op,
2338                                struct panthor_vm_op_ctx *op_ctx)
2339 {
2340         struct drm_gem_object *gem;
2341         int ret;
2342
2343         /* Aligned on page size. */
2344         if ((op->va | op->size) & ~PAGE_MASK)
2345                 return -EINVAL;
2346
2347         switch (op->flags & DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK) {
2348         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MAP:
2349                 gem = drm_gem_object_lookup(file, op->bo_handle);
2350                 ret = panthor_vm_prepare_map_op_ctx(op_ctx, vm,
2351                                                     gem ? to_panthor_bo(gem) : NULL,
2352                                                     op->bo_offset,
2353                                                     op->size,
2354                                                     op->va,
2355                                                     op->flags);
2356                 drm_gem_object_put(gem);
2357                 return ret;
2358
2359         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_UNMAP:
2360                 if (op->flags & ~DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
2361                         return -EINVAL;
2362
2363                 if (op->bo_handle || op->bo_offset)
2364                         return -EINVAL;
2365
2366                 return panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(op_ctx, vm, op->va, op->size);
2367
2368         case DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_SYNC_ONLY:
2369                 if (op->flags & ~DRM_PANTHOR_VM_BIND_OP_TYPE_MASK)
2370                         return -EINVAL;
2371
2372                 if (op->bo_handle || op->bo_offset)
2373                         return -EINVAL;
2374
2375                 if (op->va || op->size)
2376                         return -EINVAL;
2377
2378                 if (!op->syncs.count)
2379                         return -EINVAL;
2380
2381                 panthor_vm_prepare_sync_only_op_ctx(op_ctx, vm);
2382                 return 0;
2383
2384         default:
2385                 return -EINVAL;
2386         }
2387 }
2388
2389 static void panthor_vm_bind_job_cleanup_op_ctx_work(struct work_struct *work)
2390 {
2391         struct panthor_vm_bind_job *job =
2392                 container_of(work, struct panthor_vm_bind_job, cleanup_op_ctx_work);
2393
2394         panthor_vm_bind_job_put(&job->base);
2395 }
2396
2397 /**
2398  * panthor_vm_bind_job_create() - Create a VM_BIND job
2399  * @file: File.
2400  * @vm: VM targeted by the VM_BIND job.
2401  * @op: VM operation data.
2402  *
2403  * Return: A valid pointer on success, an ERR_PTR() otherwise.
2404  */
2405 struct drm_sched_job *
2406 panthor_vm_bind_job_create(struct drm_file *file,
2407                            struct panthor_vm *vm,
2408                            const struct drm_panthor_vm_bind_op *op)
2409 {
2410         struct panthor_vm_bind_job *job;
2411         int ret;
2412
2413         if (!vm)
2414                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2415
2416         if (vm->destroyed || vm->unusable)
2417                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2418
2419         job = kzalloc(sizeof(*job), GFP_KERNEL);
2420         if (!job)
2421                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2422
2423         ret = panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(file, vm, op, &job->ctx);
2424         if (ret) {
2425                 kfree(job);
2426                 return ERR_PTR(ret);
2427         }
2428
2429         INIT_WORK(&job->cleanup_op_ctx_work, panthor_vm_bind_job_cleanup_op_ctx_work);
2430         kref_init(&job->refcount);
2431         job->vm = panthor_vm_get(vm);
2432
2433         ret = drm_sched_job_init(&job->base, &vm->entity, 1, vm);
2434         if (ret)
2435                 goto err_put_job;
2436
2437         return &job->base;
2438
2439 err_put_job:
2440         panthor_vm_bind_job_put(&job->base);
2441         return ERR_PTR(ret);
2442 }
2443
2444 /**
2445  * panthor_vm_bind_job_prepare_resvs() - Prepare VM_BIND job dma_resvs
2446  * @exec: The locking/preparation context.
2447  * @sched_job: The job to prepare resvs on.
2448  *
2449  * Locks and prepare the VM resv.
2450  *
2451  * If this is a map operation, locks and prepares the GEM resv.
2452  *
2453  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2454  */
2455 int panthor_vm_bind_job_prepare_resvs(struct drm_exec *exec,
2456                                       struct drm_sched_job *sched_job)
2457 {
2458         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2459         int ret;
2460
2461         /* Acquire the VM lock an reserve a slot for this VM bind job. */
2462         ret = drm_gpuvm_prepare_vm(&job->vm->base, exec, 1);
2463         if (ret)
2464                 return ret;
2465
2466         if (job->ctx.map.vm_bo) {
2467                 /* Lock/prepare the GEM being mapped. */
2468                 ret = drm_exec_prepare_obj(exec, job->ctx.map.vm_bo->obj, 1);
2469                 if (ret)
2470                         return ret;
2471         }
2472
2473         return 0;
2474 }
2475
2476 /**
2477  * panthor_vm_bind_job_update_resvs() - Update the resv objects touched by a job
2478  * @exec: drm_exec context.
2479  * @sched_job: Job to update the resvs on.
2480  */
2481 void panthor_vm_bind_job_update_resvs(struct drm_exec *exec,
2482                                       struct drm_sched_job *sched_job)
2483 {
2484         struct panthor_vm_bind_job *job = container_of(sched_job, struct panthor_vm_bind_job, base);
2485
2486         /* Explicit sync => we just register our job finished fence as bookkeep. */
2487         drm_gpuvm_resv_add_fence(&job->vm->base, exec,
2488                                  &sched_job->s_fence->finished,
2489                                  DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP,
2490                                  DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
2491 }
2492
2493 void panthor_vm_update_resvs(struct panthor_vm *vm, struct drm_exec *exec,
2494                              struct dma_fence *fence,
2495                              enum dma_resv_usage private_usage,
2496                              enum dma_resv_usage extobj_usage)
2497 {
2498         drm_gpuvm_resv_add_fence(&vm->base, exec, fence, private_usage, extobj_usage);
2499 }
2500
2501 /**
2502  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() - Execute a VM_BIND operation synchronously.
2503  * @file: File.
2504  * @vm: VM targeted by the VM operation.
2505  * @op: Data describing the VM operation.
2506  *
2507  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2508  */
2509 int panthor_vm_bind_exec_sync_op(struct drm_file *file,
2510                                  struct panthor_vm *vm,
2511                                  struct drm_panthor_vm_bind_op *op)
2512 {
2513         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2514         int ret;
2515
2516         /* No sync objects allowed on synchronous operations. */
2517         if (op->syncs.count)
2518                 return -EINVAL;
2519
2520         if (!op->size)
2521                 return 0;
2522
2523         ret = panthor_vm_bind_prepare_op_ctx(file, vm, op, &op_ctx);
2524         if (ret)
2525                 return ret;
2526
2527         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2528         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2529
2530         return ret;
2531 }
2532
2533 /**
2534  * panthor_vm_map_bo_range() - Map a GEM object range to a VM
2535  * @vm: VM to map the GEM to.
2536  * @bo: GEM object to map.
2537  * @offset: Offset in the GEM object.
2538  * @size: Size to map.
2539  * @va: Virtual address to map the object to.
2540  * @flags: Combination of drm_panthor_vm_bind_op_flags flags.
2541  * Only map-related flags are valid.
2542  *
2543  * Internal use only. For userspace requests, use
2544  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() instead.
2545  *
2546  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2547  */
2548 int panthor_vm_map_bo_range(struct panthor_vm *vm, struct panthor_gem_object *bo,
2549                             u64 offset, u64 size, u64 va, u32 flags)
2550 {
2551         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2552         int ret;
2553
2554         ret = panthor_vm_prepare_map_op_ctx(&op_ctx, vm, bo, offset, size, va, flags);
2555         if (ret)
2556                 return ret;
2557
2558         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2559         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2560
2561         return ret;
2562 }
2563
2564 /**
2565  * panthor_vm_unmap_range() - Unmap a portion of the VA space
2566  * @vm: VM to unmap the region from.
2567  * @va: Virtual address to unmap. Must be 4k aligned.
2568  * @size: Size of the region to unmap. Must be 4k aligned.
2569  *
2570  * Internal use only. For userspace requests, use
2571  * panthor_vm_bind_exec_sync_op() instead.
2572  *
2573  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2574  */
2575 int panthor_vm_unmap_range(struct panthor_vm *vm, u64 va, u64 size)
2576 {
2577         struct panthor_vm_op_ctx op_ctx;
2578         int ret;
2579
2580         ret = panthor_vm_prepare_unmap_op_ctx(&op_ctx, vm, va, size);
2581         if (ret)
2582                 return ret;
2583
2584         ret = panthor_vm_exec_op(vm, &op_ctx, false);
2585         panthor_vm_cleanup_op_ctx(&op_ctx, vm);
2586
2587         return ret;
2588 }
2589
2590 /**
2591  * panthor_vm_prepare_mapped_bos_resvs() - Prepare resvs on VM BOs.
2592  * @exec: Locking/preparation context.
2593  * @vm: VM targeted by the GPU job.
2594  * @slot_count: Number of slots to reserve.
2595  *
2596  * GPU jobs assume all BOs bound to the VM at the time the job is submitted
2597  * are available when the job is executed. In order to guarantee that, we
2598  * need to reserve a slot on all BOs mapped to a VM and update this slot with
2599  * the job fence after its submission.
2600  *
2601  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2602  */
2603 int panthor_vm_prepare_mapped_bos_resvs(struct drm_exec *exec, struct panthor_vm *vm,
2604                                         u32 slot_count)
2605 {
2606         int ret;
2607
2608         /* Acquire the VM lock and reserve a slot for this GPU job. */
2609         ret = drm_gpuvm_prepare_vm(&vm->base, exec, slot_count);
2610         if (ret)
2611                 return ret;
2612
2613         return drm_gpuvm_prepare_objects(&vm->base, exec, slot_count);
2614 }
2615
2616 /**
2617  * panthor_mmu_unplug() - Unplug the MMU logic
2618  * @ptdev: Device.
2619  *
2620  * No access to the MMU regs should be done after this function is called.
2621  * We suspend the IRQ and disable all VMs to guarantee that.
2622  */
2623 void panthor_mmu_unplug(struct panthor_device *ptdev)
2624 {
2625         panthor_mmu_irq_suspend(&ptdev->mmu->irq);
2626
2627         mutex_lock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
2628         for (u32 i = 0; i < ARRAY_SIZE(ptdev->mmu->as.slots); i++) {
2629                 struct panthor_vm *vm = ptdev->mmu->as.slots[i].vm;
2630
2631                 if (vm) {
2632                         drm_WARN_ON(&ptdev->base, panthor_mmu_as_disable(ptdev, i));
2633                         panthor_vm_release_as_locked(vm);
2634                 }
2635         }
2636         mutex_unlock(&ptdev->mmu->as.slots_lock);
2637 }
2638
2639 static void panthor_mmu_release_wq(struct drm_device *ddev, void *res)
2640 {
2641         destroy_workqueue(res);
2642 }
2643
2644 /**
2645  * panthor_mmu_init() - Initialize the MMU logic.
2646  * @ptdev: Device.
2647  *
2648  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2649  */
2650 int panthor_mmu_init(struct panthor_device *ptdev)
2651 {
2652         u32 va_bits = GPU_MMU_FEATURES_VA_BITS(ptdev->gpu_info.mmu_features);
2653         struct panthor_mmu *mmu;
2654         int ret, irq;
2655
2656         mmu = drmm_kzalloc(&ptdev->base, sizeof(*mmu), GFP_KERNEL);
2657         if (!mmu)
2658                 return -ENOMEM;
2659
2660         INIT_LIST_HEAD(&mmu->as.lru_list);
2661
2662         ret = drmm_mutex_init(&ptdev->base, &mmu->as.slots_lock);
2663         if (ret)
2664                 return ret;
2665
2666         INIT_LIST_HEAD(&mmu->vm.list);
2667         ret = drmm_mutex_init(&ptdev->base, &mmu->vm.lock);
2668         if (ret)
2669                 return ret;
2670
2671         ptdev->mmu = mmu;
2672
2673         irq = platform_get_irq_byname(to_platform_device(ptdev->base.dev), "mmu");
2674         if (irq <= 0)
2675                 return -ENODEV;
2676
2677         ret = panthor_request_mmu_irq(ptdev, &mmu->irq, irq,
2678                                       panthor_mmu_fault_mask(ptdev, ~0));
2679         if (ret)
2680                 return ret;
2681
2682         mmu->vm.wq = alloc_workqueue("panthor-vm-bind", WQ_UNBOUND, 0);
2683         if (!mmu->vm.wq)
2684                 return -ENOMEM;
2685
2686         /* On 32-bit kernels, the VA space is limited by the io_pgtable_ops abstraction,
2687          * which passes iova as an unsigned long. Patch the mmu_features to reflect this
2688          * limitation.
2689          */
2690         if (sizeof(unsigned long) * 8 < va_bits) {
2691                 ptdev->gpu_info.mmu_features &= ~GENMASK(7, 0);
2692                 ptdev->gpu_info.mmu_features |= sizeof(unsigned long) * 8;
2693         }
2694
2695         return drmm_add_action_or_reset(&ptdev->base, panthor_mmu_release_wq, mmu->vm.wq);
2696 }
2697
2698 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
2699 static int show_vm_gpuvas(struct panthor_vm *vm, struct seq_file *m)
2700 {
2701         int ret;
2702
2703         mutex_lock(&vm->op_lock);
2704         ret = drm_debugfs_gpuva_info(m, &vm->base);
2705         mutex_unlock(&vm->op_lock);
2706
2707         return ret;
2708 }
2709
2710 static int show_each_vm(struct seq_file *m, void *arg)
2711 {
2712         struct drm_info_node *node = (struct drm_info_node *)m->private;
2713         struct drm_device *ddev = node->minor->dev;
2714         struct panthor_device *ptdev = container_of(ddev, struct panthor_device, base);
2715         int (*show)(struct panthor_vm *, struct seq_file *) = node->info_ent->data;
2716         struct panthor_vm *vm;
2717         int ret = 0;
2718
2719         mutex_lock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2720         list_for_each_entry(vm, &ptdev->mmu->vm.list, node) {
2721                 ret = show(vm, m);
2722                 if (ret < 0)
2723                         break;
2724
2725                 seq_puts(m, "\n");
2726         }
2727         mutex_unlock(&ptdev->mmu->vm.lock);
2728
2729         return ret;
2730 }
2731
2732 static struct drm_info_list panthor_mmu_debugfs_list[] = {
2733         DRM_DEBUGFS_GPUVA_INFO(show_each_vm, show_vm_gpuvas),
2734 };
2735
2736 /**
2737  * panthor_mmu_debugfs_init() - Initialize MMU debugfs entries
2738  * @minor: Minor.
2739  */
2740 void panthor_mmu_debugfs_init(struct drm_minor *minor)
2741 {
2742         drm_debugfs_create_files(panthor_mmu_debugfs_list,
2743                                  ARRAY_SIZE(panthor_mmu_debugfs_list),
2744                                  minor->debugfs_root, minor);
2745 }
2746 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS */
2747
2748 /**
2749  * panthor_mmu_pt_cache_init() - Initialize the page table cache.
2750  *
2751  * Return: 0 on success, a negative error code otherwise.
2752  */
2753 int panthor_mmu_pt_cache_init(void)
2754 {
2755         pt_cache = kmem_cache_create("panthor-mmu-pt", SZ_4K, SZ_4K, 0, NULL);
2756         if (!pt_cache)
2757                 return -ENOMEM;
2758
2759         return 0;
2760 }
2761
2762 /**
2763  * panthor_mmu_pt_cache_fini() - Destroy the page table cache.
2764  */
2765 void panthor_mmu_pt_cache_fini(void)
2766 {
2767         kmem_cache_destroy(pt_cache);
2768 }