drm/xe: Rework rebinding
[linux-2.6-block.git] / drivers / gpu / drm / xe / xe_pt.c
1 // SPDX-License-Identifier: MIT
2 /*
3  * Copyright © 2022 Intel Corporation
4  */
5
6 #include "xe_pt.h"
7
8 #include "xe_bo.h"
9 #include "xe_device.h"
10 #include "xe_drm_client.h"
11 #include "xe_gt.h"
12 #include "xe_gt_tlb_invalidation.h"
13 #include "xe_migrate.h"
14 #include "xe_pt_types.h"
15 #include "xe_pt_walk.h"
16 #include "xe_res_cursor.h"
17 #include "xe_trace.h"
18 #include "xe_ttm_stolen_mgr.h"
19 #include "xe_vm.h"
20
21 struct xe_pt_dir {
22         struct xe_pt pt;
23         /** @children: Array of page-table child nodes */
24         struct xe_ptw *children[XE_PDES];
25 };
26
27 #if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_XE_DEBUG_VM)
28 #define xe_pt_set_addr(__xe_pt, __addr) ((__xe_pt)->addr = (__addr))
29 #define xe_pt_addr(__xe_pt) ((__xe_pt)->addr)
30 #else
31 #define xe_pt_set_addr(__xe_pt, __addr)
32 #define xe_pt_addr(__xe_pt) 0ull
33 #endif
34
35 static const u64 xe_normal_pt_shifts[] = {12, 21, 30, 39, 48};
36 static const u64 xe_compact_pt_shifts[] = {16, 21, 30, 39, 48};
37
38 #define XE_PT_HIGHEST_LEVEL (ARRAY_SIZE(xe_normal_pt_shifts) - 1)
39
40 static struct xe_pt_dir *as_xe_pt_dir(struct xe_pt *pt)
41 {
42         return container_of(pt, struct xe_pt_dir, pt);
43 }
44
45 static struct xe_pt *xe_pt_entry(struct xe_pt_dir *pt_dir, unsigned int index)
46 {
47         return container_of(pt_dir->children[index], struct xe_pt, base);
48 }
49
50 static u64 __xe_pt_empty_pte(struct xe_tile *tile, struct xe_vm *vm,
51                              unsigned int level)
52 {
53         struct xe_device *xe = tile_to_xe(tile);
54         u16 pat_index = xe->pat.idx[XE_CACHE_WB];
55         u8 id = tile->id;
56
57         if (!xe_vm_has_scratch(vm))
58                 return 0;
59
60         if (level > MAX_HUGEPTE_LEVEL)
61                 return vm->pt_ops->pde_encode_bo(vm->scratch_pt[id][level - 1]->bo,
62                                                  0, pat_index);
63
64         return vm->pt_ops->pte_encode_addr(xe, 0, pat_index, level, IS_DGFX(xe), 0) |
65                 XE_PTE_NULL;
66 }
67
68 static void xe_pt_free(struct xe_pt *pt)
69 {
70         if (pt->level)
71                 kfree(as_xe_pt_dir(pt));
72         else
73                 kfree(pt);
74 }
75
76 /**
77  * xe_pt_create() - Create a page-table.
78  * @vm: The vm to create for.
79  * @tile: The tile to create for.
80  * @level: The page-table level.
81  *
82  * Allocate and initialize a single struct xe_pt metadata structure. Also
83  * create the corresponding page-table bo, but don't initialize it. If the
84  * level is grater than zero, then it's assumed to be a directory page-
85  * table and the directory structure is also allocated and initialized to
86  * NULL pointers.
87  *
88  * Return: A valid struct xe_pt pointer on success, Pointer error code on
89  * error.
90  */
91 struct xe_pt *xe_pt_create(struct xe_vm *vm, struct xe_tile *tile,
92                            unsigned int level)
93 {
94         struct xe_pt *pt;
95         struct xe_bo *bo;
96         int err;
97
98         if (level) {
99                 struct xe_pt_dir *dir = kzalloc(sizeof(*dir), GFP_KERNEL);
100
101                 pt = (dir) ? &dir->pt : NULL;
102         } else {
103                 pt = kzalloc(sizeof(*pt), GFP_KERNEL);
104         }
105         if (!pt)
106                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
107
108         pt->level = level;
109         bo = xe_bo_create_pin_map(vm->xe, tile, vm, SZ_4K,
110                                   ttm_bo_type_kernel,
111                                   XE_BO_CREATE_VRAM_IF_DGFX(tile) |
112                                   XE_BO_CREATE_IGNORE_MIN_PAGE_SIZE_BIT |
113                                   XE_BO_CREATE_PINNED_BIT |
114                                   XE_BO_CREATE_NO_RESV_EVICT |
115                                   XE_BO_PAGETABLE);
116         if (IS_ERR(bo)) {
117                 err = PTR_ERR(bo);
118                 goto err_kfree;
119         }
120         pt->bo = bo;
121         pt->base.children = level ? as_xe_pt_dir(pt)->children : NULL;
122
123         if (vm->xef)
124                 xe_drm_client_add_bo(vm->xef->client, pt->bo);
125         xe_tile_assert(tile, level <= XE_VM_MAX_LEVEL);
126
127         return pt;
128
129 err_kfree:
130         xe_pt_free(pt);
131         return ERR_PTR(err);
132 }
133
134 /**
135  * xe_pt_populate_empty() - Populate a page-table bo with scratch- or zero
136  * entries.
137  * @tile: The tile the scratch pagetable of which to use.
138  * @vm: The vm we populate for.
139  * @pt: The pagetable the bo of which to initialize.
140  *
141  * Populate the page-table bo of @pt with entries pointing into the tile's
142  * scratch page-table tree if any. Otherwise populate with zeros.
143  */
144 void xe_pt_populate_empty(struct xe_tile *tile, struct xe_vm *vm,
145                           struct xe_pt *pt)
146 {
147         struct iosys_map *map = &pt->bo->vmap;
148         u64 empty;
149         int i;
150
151         if (!xe_vm_has_scratch(vm)) {
152                 /*
153                  * FIXME: Some memory is allocated already allocated to zero?
154                  * Find out which memory that is and avoid this memset...
155                  */
156                 xe_map_memset(vm->xe, map, 0, 0, SZ_4K);
157         } else {
158                 empty = __xe_pt_empty_pte(tile, vm, pt->level);
159                 for (i = 0; i < XE_PDES; i++)
160                         xe_pt_write(vm->xe, map, i, empty);
161         }
162 }
163
164 /**
165  * xe_pt_shift() - Return the ilog2 value of the size of the address range of
166  * a page-table at a certain level.
167  * @level: The level.
168  *
169  * Return: The ilog2 value of the size of the address range of a page-table
170  * at level @level.
171  */
172 unsigned int xe_pt_shift(unsigned int level)
173 {
174         return XE_PTE_SHIFT + XE_PDE_SHIFT * level;
175 }
176
177 /**
178  * xe_pt_destroy() - Destroy a page-table tree.
179  * @pt: The root of the page-table tree to destroy.
180  * @flags: vm flags. Currently unused.
181  * @deferred: List head of lockless list for deferred putting. NULL for
182  *            immediate putting.
183  *
184  * Puts the page-table bo, recursively calls xe_pt_destroy on all children
185  * and finally frees @pt. TODO: Can we remove the @flags argument?
186  */
187 void xe_pt_destroy(struct xe_pt *pt, u32 flags, struct llist_head *deferred)
188 {
189         int i;
190
191         if (!pt)
192                 return;
193
194         XE_WARN_ON(!list_empty(&pt->bo->ttm.base.gpuva.list));
195         xe_bo_unpin(pt->bo);
196         xe_bo_put_deferred(pt->bo, deferred);
197
198         if (pt->level > 0 && pt->num_live) {
199                 struct xe_pt_dir *pt_dir = as_xe_pt_dir(pt);
200
201                 for (i = 0; i < XE_PDES; i++) {
202                         if (xe_pt_entry(pt_dir, i))
203                                 xe_pt_destroy(xe_pt_entry(pt_dir, i), flags,
204                                               deferred);
205                 }
206         }
207         xe_pt_free(pt);
208 }
209
210 /**
211  * DOC: Pagetable building
212  *
213  * Below we use the term "page-table" for both page-directories, containing
214  * pointers to lower level page-directories or page-tables, and level 0
215  * page-tables that contain only page-table-entries pointing to memory pages.
216  *
217  * When inserting an address range in an already existing page-table tree
218  * there will typically be a set of page-tables that are shared with other
219  * address ranges, and a set that are private to this address range.
220  * The set of shared page-tables can be at most two per level,
221  * and those can't be updated immediately because the entries of those
222  * page-tables may still be in use by the gpu for other mappings. Therefore
223  * when inserting entries into those, we instead stage those insertions by
224  * adding insertion data into struct xe_vm_pgtable_update structures. This
225  * data, (subtrees for the cpu and page-table-entries for the gpu) is then
226  * added in a separate commit step. CPU-data is committed while still under the
227  * vm lock, the object lock and for userptr, the notifier lock in read mode.
228  * The GPU async data is committed either by the GPU or CPU after fulfilling
229  * relevant dependencies.
230  * For non-shared page-tables (and, in fact, for shared ones that aren't
231  * existing at the time of staging), we add the data in-place without the
232  * special update structures. This private part of the page-table tree will
233  * remain disconnected from the vm page-table tree until data is committed to
234  * the shared page tables of the vm tree in the commit phase.
235  */
236
237 struct xe_pt_update {
238         /** @update: The update structure we're building for this parent. */
239         struct xe_vm_pgtable_update *update;
240         /** @parent: The parent. Used to detect a parent change. */
241         struct xe_pt *parent;
242         /** @preexisting: Whether the parent was pre-existing or allocated */
243         bool preexisting;
244 };
245
246 struct xe_pt_stage_bind_walk {
247         /** base: The base class. */
248         struct xe_pt_walk base;
249
250         /* Input parameters for the walk */
251         /** @vm: The vm we're building for. */
252         struct xe_vm *vm;
253         /** @tile: The tile we're building for. */
254         struct xe_tile *tile;
255         /** @default_pte: PTE flag only template. No address is associated */
256         u64 default_pte;
257         /** @dma_offset: DMA offset to add to the PTE. */
258         u64 dma_offset;
259         /**
260          * @needs_64k: This address range enforces 64K alignment and
261          * granularity.
262          */
263         bool needs_64K;
264         /**
265          * @vma: VMA being mapped
266          */
267         struct xe_vma *vma;
268
269         /* Also input, but is updated during the walk*/
270         /** @curs: The DMA address cursor. */
271         struct xe_res_cursor *curs;
272         /** @va_curs_start: The Virtual address coresponding to @curs->start */
273         u64 va_curs_start;
274
275         /* Output */
276         struct xe_walk_update {
277                 /** @wupd.entries: Caller provided storage. */
278                 struct xe_vm_pgtable_update *entries;
279                 /** @wupd.num_used_entries: Number of update @entries used. */
280                 unsigned int num_used_entries;
281                 /** @wupd.updates: Tracks the update entry at a given level */
282                 struct xe_pt_update updates[XE_VM_MAX_LEVEL + 1];
283         } wupd;
284
285         /* Walk state */
286         /**
287          * @l0_end_addr: The end address of the current l0 leaf. Used for
288          * 64K granularity detection.
289          */
290         u64 l0_end_addr;
291         /** @addr_64K: The start address of the current 64K chunk. */
292         u64 addr_64K;
293         /** @found_64: Whether @add_64K actually points to a 64K chunk. */
294         bool found_64K;
295 };
296
297 static int
298 xe_pt_new_shared(struct xe_walk_update *wupd, struct xe_pt *parent,
299                  pgoff_t offset, bool alloc_entries)
300 {
301         struct xe_pt_update *upd = &wupd->updates[parent->level];
302         struct xe_vm_pgtable_update *entry;
303
304         /*
305          * For *each level*, we could only have one active
306          * struct xt_pt_update at any one time. Once we move on to a
307          * new parent and page-directory, the old one is complete, and
308          * updates are either already stored in the build tree or in
309          * @wupd->entries
310          */
311         if (likely(upd->parent == parent))
312                 return 0;
313
314         upd->parent = parent;
315         upd->preexisting = true;
316
317         if (wupd->num_used_entries == XE_VM_MAX_LEVEL * 2 + 1)
318                 return -EINVAL;
319
320         entry = wupd->entries + wupd->num_used_entries++;
321         upd->update = entry;
322         entry->ofs = offset;
323         entry->pt_bo = parent->bo;
324         entry->pt = parent;
325         entry->flags = 0;
326         entry->qwords = 0;
327
328         if (alloc_entries) {
329                 entry->pt_entries = kmalloc_array(XE_PDES,
330                                                   sizeof(*entry->pt_entries),
331                                                   GFP_KERNEL);
332                 if (!entry->pt_entries)
333                         return -ENOMEM;
334         }
335
336         return 0;
337 }
338
339 /*
340  * NOTE: This is a very frequently called function so we allow ourselves
341  * to annotate (using branch prediction hints) the fastpath of updating a
342  * non-pre-existing pagetable with leaf ptes.
343  */
344 static int
345 xe_pt_insert_entry(struct xe_pt_stage_bind_walk *xe_walk, struct xe_pt *parent,
346                    pgoff_t offset, struct xe_pt *xe_child, u64 pte)
347 {
348         struct xe_pt_update *upd = &xe_walk->wupd.updates[parent->level];
349         struct xe_pt_update *child_upd = xe_child ?
350                 &xe_walk->wupd.updates[xe_child->level] : NULL;
351         int ret;
352
353         ret = xe_pt_new_shared(&xe_walk->wupd, parent, offset, true);
354         if (unlikely(ret))
355                 return ret;
356
357         /*
358          * Register this new pagetable so that it won't be recognized as
359          * a shared pagetable by a subsequent insertion.
360          */
361         if (unlikely(child_upd)) {
362                 child_upd->update = NULL;
363                 child_upd->parent = xe_child;
364                 child_upd->preexisting = false;
365         }
366
367         if (likely(!upd->preexisting)) {
368                 /* Continue building a non-connected subtree. */
369                 struct iosys_map *map = &parent->bo->vmap;
370
371                 if (unlikely(xe_child))
372                         parent->base.children[offset] = &xe_child->base;
373
374                 xe_pt_write(xe_walk->vm->xe, map, offset, pte);
375                 parent->num_live++;
376         } else {
377                 /* Shared pt. Stage update. */
378                 unsigned int idx;
379                 struct xe_vm_pgtable_update *entry = upd->update;
380
381                 idx = offset - entry->ofs;
382                 entry->pt_entries[idx].pt = xe_child;
383                 entry->pt_entries[idx].pte = pte;
384                 entry->qwords++;
385         }
386
387         return 0;
388 }
389
390 static bool xe_pt_hugepte_possible(u64 addr, u64 next, unsigned int level,
391                                    struct xe_pt_stage_bind_walk *xe_walk)
392 {
393         u64 size, dma;
394
395         if (level > MAX_HUGEPTE_LEVEL)
396                 return false;
397
398         /* Does the virtual range requested cover a huge pte? */
399         if (!xe_pt_covers(addr, next, level, &xe_walk->base))
400                 return false;
401
402         /* Does the DMA segment cover the whole pte? */
403         if (next - xe_walk->va_curs_start > xe_walk->curs->size)
404                 return false;
405
406         /* null VMA's do not have dma addresses */
407         if (xe_vma_is_null(xe_walk->vma))
408                 return true;
409
410         /* Is the DMA address huge PTE size aligned? */
411         size = next - addr;
412         dma = addr - xe_walk->va_curs_start + xe_res_dma(xe_walk->curs);
413
414         return IS_ALIGNED(dma, size);
415 }
416
417 /*
418  * Scan the requested mapping to check whether it can be done entirely
419  * with 64K PTEs.
420  */
421 static bool
422 xe_pt_scan_64K(u64 addr, u64 next, struct xe_pt_stage_bind_walk *xe_walk)
423 {
424         struct xe_res_cursor curs = *xe_walk->curs;
425
426         if (!IS_ALIGNED(addr, SZ_64K))
427                 return false;
428
429         if (next > xe_walk->l0_end_addr)
430                 return false;
431
432         /* null VMA's do not have dma addresses */
433         if (xe_vma_is_null(xe_walk->vma))
434                 return true;
435
436         xe_res_next(&curs, addr - xe_walk->va_curs_start);
437         for (; addr < next; addr += SZ_64K) {
438                 if (!IS_ALIGNED(xe_res_dma(&curs), SZ_64K) || curs.size < SZ_64K)
439                         return false;
440
441                 xe_res_next(&curs, SZ_64K);
442         }
443
444         return addr == next;
445 }
446
447 /*
448  * For non-compact "normal" 4K level-0 pagetables, we want to try to group
449  * addresses together in 64K-contigous regions to add a 64K TLB hint for the
450  * device to the PTE.
451  * This function determines whether the address is part of such a
452  * segment. For VRAM in normal pagetables, this is strictly necessary on
453  * some devices.
454  */
455 static bool
456 xe_pt_is_pte_ps64K(u64 addr, u64 next, struct xe_pt_stage_bind_walk *xe_walk)
457 {
458         /* Address is within an already found 64k region */
459         if (xe_walk->found_64K && addr - xe_walk->addr_64K < SZ_64K)
460                 return true;
461
462         xe_walk->found_64K = xe_pt_scan_64K(addr, addr + SZ_64K, xe_walk);
463         xe_walk->addr_64K = addr;
464
465         return xe_walk->found_64K;
466 }
467
468 static int
469 xe_pt_stage_bind_entry(struct xe_ptw *parent, pgoff_t offset,
470                        unsigned int level, u64 addr, u64 next,
471                        struct xe_ptw **child,
472                        enum page_walk_action *action,
473                        struct xe_pt_walk *walk)
474 {
475         struct xe_pt_stage_bind_walk *xe_walk =
476                 container_of(walk, typeof(*xe_walk), base);
477         u16 pat_index = xe_walk->vma->pat_index;
478         struct xe_pt *xe_parent = container_of(parent, typeof(*xe_parent), base);
479         struct xe_vm *vm = xe_walk->vm;
480         struct xe_pt *xe_child;
481         bool covers;
482         int ret = 0;
483         u64 pte;
484
485         /* Is this a leaf entry ?*/
486         if (level == 0 || xe_pt_hugepte_possible(addr, next, level, xe_walk)) {
487                 struct xe_res_cursor *curs = xe_walk->curs;
488                 bool is_null = xe_vma_is_null(xe_walk->vma);
489
490                 XE_WARN_ON(xe_walk->va_curs_start != addr);
491
492                 pte = vm->pt_ops->pte_encode_vma(is_null ? 0 :
493                                                  xe_res_dma(curs) + xe_walk->dma_offset,
494                                                  xe_walk->vma, pat_index, level);
495                 pte |= xe_walk->default_pte;
496
497                 /*
498                  * Set the XE_PTE_PS64 hint if possible, otherwise if
499                  * this device *requires* 64K PTE size for VRAM, fail.
500                  */
501                 if (level == 0 && !xe_parent->is_compact) {
502                         if (xe_pt_is_pte_ps64K(addr, next, xe_walk)) {
503                                 xe_walk->vma->gpuva.flags |= XE_VMA_PTE_64K;
504                                 pte |= XE_PTE_PS64;
505                         } else if (XE_WARN_ON(xe_walk->needs_64K)) {
506                                 return -EINVAL;
507                         }
508                 }
509
510                 ret = xe_pt_insert_entry(xe_walk, xe_parent, offset, NULL, pte);
511                 if (unlikely(ret))
512                         return ret;
513
514                 if (!is_null)
515                         xe_res_next(curs, next - addr);
516                 xe_walk->va_curs_start = next;
517                 xe_walk->vma->gpuva.flags |= (XE_VMA_PTE_4K << level);
518                 *action = ACTION_CONTINUE;
519
520                 return ret;
521         }
522
523         /*
524          * Descending to lower level. Determine if we need to allocate a
525          * new page table or -directory, which we do if there is no
526          * previous one or there is one we can completely replace.
527          */
528         if (level == 1) {
529                 walk->shifts = xe_normal_pt_shifts;
530                 xe_walk->l0_end_addr = next;
531         }
532
533         covers = xe_pt_covers(addr, next, level, &xe_walk->base);
534         if (covers || !*child) {
535                 u64 flags = 0;
536
537                 xe_child = xe_pt_create(xe_walk->vm, xe_walk->tile, level - 1);
538                 if (IS_ERR(xe_child))
539                         return PTR_ERR(xe_child);
540
541                 xe_pt_set_addr(xe_child,
542                                round_down(addr, 1ull << walk->shifts[level]));
543
544                 if (!covers)
545                         xe_pt_populate_empty(xe_walk->tile, xe_walk->vm, xe_child);
546
547                 *child = &xe_child->base;
548
549                 /*
550                  * Prefer the compact pagetable layout for L0 if possible. Only
551                  * possible if VMA covers entire 2MB region as compact 64k and
552                  * 4k pages cannot be mixed within a 2MB region.
553                  * TODO: Suballocate the pt bo to avoid wasting a lot of
554                  * memory.
555                  */
556                 if (GRAPHICS_VERx100(tile_to_xe(xe_walk->tile)) >= 1250 && level == 1 &&
557                     covers && xe_pt_scan_64K(addr, next, xe_walk)) {
558                         walk->shifts = xe_compact_pt_shifts;
559                         xe_walk->vma->gpuva.flags |= XE_VMA_PTE_COMPACT;
560                         flags |= XE_PDE_64K;
561                         xe_child->is_compact = true;
562                 }
563
564                 pte = vm->pt_ops->pde_encode_bo(xe_child->bo, 0, pat_index) | flags;
565                 ret = xe_pt_insert_entry(xe_walk, xe_parent, offset, xe_child,
566                                          pte);
567         }
568
569         *action = ACTION_SUBTREE;
570         return ret;
571 }
572
573 static const struct xe_pt_walk_ops xe_pt_stage_bind_ops = {
574         .pt_entry = xe_pt_stage_bind_entry,
575 };
576
577 /**
578  * xe_pt_stage_bind() - Build a disconnected page-table tree for a given address
579  * range.
580  * @tile: The tile we're building for.
581  * @vma: The vma indicating the address range.
582  * @entries: Storage for the update entries used for connecting the tree to
583  * the main tree at commit time.
584  * @num_entries: On output contains the number of @entries used.
585  *
586  * This function builds a disconnected page-table tree for a given address
587  * range. The tree is connected to the main vm tree for the gpu using
588  * xe_migrate_update_pgtables() and for the cpu using xe_pt_commit_bind().
589  * The function builds xe_vm_pgtable_update structures for already existing
590  * shared page-tables, and non-existing shared and non-shared page-tables
591  * are built and populated directly.
592  *
593  * Return 0 on success, negative error code on error.
594  */
595 static int
596 xe_pt_stage_bind(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma,
597                  struct xe_vm_pgtable_update *entries, u32 *num_entries)
598 {
599         struct xe_device *xe = tile_to_xe(tile);
600         struct xe_bo *bo = xe_vma_bo(vma);
601         bool is_devmem = !xe_vma_is_userptr(vma) && bo &&
602                 (xe_bo_is_vram(bo) || xe_bo_is_stolen_devmem(bo));
603         struct xe_res_cursor curs;
604         struct xe_pt_stage_bind_walk xe_walk = {
605                 .base = {
606                         .ops = &xe_pt_stage_bind_ops,
607                         .shifts = xe_normal_pt_shifts,
608                         .max_level = XE_PT_HIGHEST_LEVEL,
609                 },
610                 .vm = xe_vma_vm(vma),
611                 .tile = tile,
612                 .curs = &curs,
613                 .va_curs_start = xe_vma_start(vma),
614                 .vma = vma,
615                 .wupd.entries = entries,
616                 .needs_64K = (xe_vma_vm(vma)->flags & XE_VM_FLAG_64K) && is_devmem,
617         };
618         struct xe_pt *pt = xe_vma_vm(vma)->pt_root[tile->id];
619         int ret;
620
621         if (vma && (vma->gpuva.flags & XE_VMA_ATOMIC_PTE_BIT) &&
622             (is_devmem || !IS_DGFX(xe)))
623                 xe_walk.default_pte |= XE_USM_PPGTT_PTE_AE;
624
625         if (is_devmem) {
626                 xe_walk.default_pte |= XE_PPGTT_PTE_DM;
627                 xe_walk.dma_offset = vram_region_gpu_offset(bo->ttm.resource);
628         }
629
630         if (!xe_vma_has_no_bo(vma) && xe_bo_is_stolen(bo))
631                 xe_walk.dma_offset = xe_ttm_stolen_gpu_offset(xe_bo_device(bo));
632
633         xe_bo_assert_held(bo);
634
635         if (!xe_vma_is_null(vma)) {
636                 if (xe_vma_is_userptr(vma))
637                         xe_res_first_sg(to_userptr_vma(vma)->userptr.sg, 0,
638                                         xe_vma_size(vma), &curs);
639                 else if (xe_bo_is_vram(bo) || xe_bo_is_stolen(bo))
640                         xe_res_first(bo->ttm.resource, xe_vma_bo_offset(vma),
641                                      xe_vma_size(vma), &curs);
642                 else
643                         xe_res_first_sg(xe_bo_sg(bo), xe_vma_bo_offset(vma),
644                                         xe_vma_size(vma), &curs);
645         } else {
646                 curs.size = xe_vma_size(vma);
647         }
648
649         ret = xe_pt_walk_range(&pt->base, pt->level, xe_vma_start(vma),
650                                xe_vma_end(vma), &xe_walk.base);
651
652         *num_entries = xe_walk.wupd.num_used_entries;
653         return ret;
654 }
655
656 /**
657  * xe_pt_nonshared_offsets() - Determine the non-shared entry offsets of a
658  * shared pagetable.
659  * @addr: The start address within the non-shared pagetable.
660  * @end: The end address within the non-shared pagetable.
661  * @level: The level of the non-shared pagetable.
662  * @walk: Walk info. The function adjusts the walk action.
663  * @action: next action to perform (see enum page_walk_action)
664  * @offset: Ignored on input, First non-shared entry on output.
665  * @end_offset: Ignored on input, Last non-shared entry + 1 on output.
666  *
667  * A non-shared page-table has some entries that belong to the address range
668  * and others that don't. This function determines the entries that belong
669  * fully to the address range. Depending on level, some entries may
670  * partially belong to the address range (that can't happen at level 0).
671  * The function detects that and adjust those offsets to not include those
672  * partial entries. Iff it does detect partial entries, we know that there must
673  * be shared page tables also at lower levels, so it adjusts the walk action
674  * accordingly.
675  *
676  * Return: true if there were non-shared entries, false otherwise.
677  */
678 static bool xe_pt_nonshared_offsets(u64 addr, u64 end, unsigned int level,
679                                     struct xe_pt_walk *walk,
680                                     enum page_walk_action *action,
681                                     pgoff_t *offset, pgoff_t *end_offset)
682 {
683         u64 size = 1ull << walk->shifts[level];
684
685         *offset = xe_pt_offset(addr, level, walk);
686         *end_offset = xe_pt_num_entries(addr, end, level, walk) + *offset;
687
688         if (!level)
689                 return true;
690
691         /*
692          * If addr or next are not size aligned, there are shared pts at lower
693          * level, so in that case traverse down the subtree
694          */
695         *action = ACTION_CONTINUE;
696         if (!IS_ALIGNED(addr, size)) {
697                 *action = ACTION_SUBTREE;
698                 (*offset)++;
699         }
700
701         if (!IS_ALIGNED(end, size)) {
702                 *action = ACTION_SUBTREE;
703                 (*end_offset)--;
704         }
705
706         return *end_offset > *offset;
707 }
708
709 struct xe_pt_zap_ptes_walk {
710         /** @base: The walk base-class */
711         struct xe_pt_walk base;
712
713         /* Input parameters for the walk */
714         /** @tile: The tile we're building for */
715         struct xe_tile *tile;
716
717         /* Output */
718         /** @needs_invalidate: Whether we need to invalidate TLB*/
719         bool needs_invalidate;
720 };
721
722 static int xe_pt_zap_ptes_entry(struct xe_ptw *parent, pgoff_t offset,
723                                 unsigned int level, u64 addr, u64 next,
724                                 struct xe_ptw **child,
725                                 enum page_walk_action *action,
726                                 struct xe_pt_walk *walk)
727 {
728         struct xe_pt_zap_ptes_walk *xe_walk =
729                 container_of(walk, typeof(*xe_walk), base);
730         struct xe_pt *xe_child = container_of(*child, typeof(*xe_child), base);
731         pgoff_t end_offset;
732
733         XE_WARN_ON(!*child);
734         XE_WARN_ON(!level && xe_child->is_compact);
735
736         /*
737          * Note that we're called from an entry callback, and we're dealing
738          * with the child of that entry rather than the parent, so need to
739          * adjust level down.
740          */
741         if (xe_pt_nonshared_offsets(addr, next, --level, walk, action, &offset,
742                                     &end_offset)) {
743                 xe_map_memset(tile_to_xe(xe_walk->tile), &xe_child->bo->vmap,
744                               offset * sizeof(u64), 0,
745                               (end_offset - offset) * sizeof(u64));
746                 xe_walk->needs_invalidate = true;
747         }
748
749         return 0;
750 }
751
752 static const struct xe_pt_walk_ops xe_pt_zap_ptes_ops = {
753         .pt_entry = xe_pt_zap_ptes_entry,
754 };
755
756 /**
757  * xe_pt_zap_ptes() - Zap (zero) gpu ptes of an address range
758  * @tile: The tile we're zapping for.
759  * @vma: GPU VMA detailing address range.
760  *
761  * Eviction and Userptr invalidation needs to be able to zap the
762  * gpu ptes of a given address range in pagefaulting mode.
763  * In order to be able to do that, that function needs access to the shared
764  * page-table entrieaso it can either clear the leaf PTEs or
765  * clear the pointers to lower-level page-tables. The caller is required
766  * to hold the necessary locks to ensure neither the page-table connectivity
767  * nor the page-table entries of the range is updated from under us.
768  *
769  * Return: Whether ptes were actually updated and a TLB invalidation is
770  * required.
771  */
772 bool xe_pt_zap_ptes(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma)
773 {
774         struct xe_pt_zap_ptes_walk xe_walk = {
775                 .base = {
776                         .ops = &xe_pt_zap_ptes_ops,
777                         .shifts = xe_normal_pt_shifts,
778                         .max_level = XE_PT_HIGHEST_LEVEL,
779                 },
780                 .tile = tile,
781         };
782         struct xe_pt *pt = xe_vma_vm(vma)->pt_root[tile->id];
783
784         if (!(vma->tile_present & BIT(tile->id)))
785                 return false;
786
787         (void)xe_pt_walk_shared(&pt->base, pt->level, xe_vma_start(vma),
788                                 xe_vma_end(vma), &xe_walk.base);
789
790         return xe_walk.needs_invalidate;
791 }
792
793 static void
794 xe_vm_populate_pgtable(struct xe_migrate_pt_update *pt_update, struct xe_tile *tile,
795                        struct iosys_map *map, void *data,
796                        u32 qword_ofs, u32 num_qwords,
797                        const struct xe_vm_pgtable_update *update)
798 {
799         struct xe_pt_entry *ptes = update->pt_entries;
800         u64 *ptr = data;
801         u32 i;
802
803         for (i = 0; i < num_qwords; i++) {
804                 if (map)
805                         xe_map_wr(tile_to_xe(tile), map, (qword_ofs + i) *
806                                   sizeof(u64), u64, ptes[i].pte);
807                 else
808                         ptr[i] = ptes[i].pte;
809         }
810 }
811
812 static void xe_pt_abort_bind(struct xe_vma *vma,
813                              struct xe_vm_pgtable_update *entries,
814                              u32 num_entries)
815 {
816         u32 i, j;
817
818         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
819                 if (!entries[i].pt_entries)
820                         continue;
821
822                 for (j = 0; j < entries[i].qwords; j++)
823                         xe_pt_destroy(entries[i].pt_entries[j].pt, xe_vma_vm(vma)->flags, NULL);
824                 kfree(entries[i].pt_entries);
825         }
826 }
827
828 static void xe_pt_commit_locks_assert(struct xe_vma *vma)
829 {
830         struct xe_vm *vm = xe_vma_vm(vma);
831
832         lockdep_assert_held(&vm->lock);
833
834         if (xe_vma_is_userptr(vma))
835                 lockdep_assert_held_read(&vm->userptr.notifier_lock);
836         else if (!xe_vma_is_null(vma))
837                 dma_resv_assert_held(xe_vma_bo(vma)->ttm.base.resv);
838
839         xe_vm_assert_held(vm);
840 }
841
842 static void xe_pt_commit_bind(struct xe_vma *vma,
843                               struct xe_vm_pgtable_update *entries,
844                               u32 num_entries, bool rebind,
845                               struct llist_head *deferred)
846 {
847         u32 i, j;
848
849         xe_pt_commit_locks_assert(vma);
850
851         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
852                 struct xe_pt *pt = entries[i].pt;
853                 struct xe_pt_dir *pt_dir;
854
855                 if (!rebind)
856                         pt->num_live += entries[i].qwords;
857
858                 if (!pt->level) {
859                         kfree(entries[i].pt_entries);
860                         continue;
861                 }
862
863                 pt_dir = as_xe_pt_dir(pt);
864                 for (j = 0; j < entries[i].qwords; j++) {
865                         u32 j_ = j + entries[i].ofs;
866                         struct xe_pt *newpte = entries[i].pt_entries[j].pt;
867
868                         if (xe_pt_entry(pt_dir, j_))
869                                 xe_pt_destroy(xe_pt_entry(pt_dir, j_),
870                                               xe_vma_vm(vma)->flags, deferred);
871
872                         pt_dir->children[j_] = &newpte->base;
873                 }
874                 kfree(entries[i].pt_entries);
875         }
876 }
877
878 static int
879 xe_pt_prepare_bind(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma,
880                    struct xe_vm_pgtable_update *entries, u32 *num_entries)
881 {
882         int err;
883
884         *num_entries = 0;
885         err = xe_pt_stage_bind(tile, vma, entries, num_entries);
886         if (!err)
887                 xe_tile_assert(tile, *num_entries);
888         else /* abort! */
889                 xe_pt_abort_bind(vma, entries, *num_entries);
890
891         return err;
892 }
893
894 static void xe_vm_dbg_print_entries(struct xe_device *xe,
895                                     const struct xe_vm_pgtable_update *entries,
896                                     unsigned int num_entries)
897 #if (IS_ENABLED(CONFIG_DRM_XE_DEBUG_VM))
898 {
899         unsigned int i;
900
901         vm_dbg(&xe->drm, "%u entries to update\n", num_entries);
902         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
903                 const struct xe_vm_pgtable_update *entry = &entries[i];
904                 struct xe_pt *xe_pt = entry->pt;
905                 u64 page_size = 1ull << xe_pt_shift(xe_pt->level);
906                 u64 end;
907                 u64 start;
908
909                 xe_assert(xe, !entry->pt->is_compact);
910                 start = entry->ofs * page_size;
911                 end = start + page_size * entry->qwords;
912                 vm_dbg(&xe->drm,
913                        "\t%u: Update level %u at (%u + %u) [%llx...%llx) f:%x\n",
914                        i, xe_pt->level, entry->ofs, entry->qwords,
915                        xe_pt_addr(xe_pt) + start, xe_pt_addr(xe_pt) + end, 0);
916         }
917 }
918 #else
919 {}
920 #endif
921
922 #ifdef CONFIG_DRM_XE_USERPTR_INVAL_INJECT
923
924 static int xe_pt_userptr_inject_eagain(struct xe_userptr_vma *uvma)
925 {
926         u32 divisor = uvma->userptr.divisor ? uvma->userptr.divisor : 2;
927         static u32 count;
928
929         if (count++ % divisor == divisor - 1) {
930                 struct xe_vm *vm = xe_vma_vm(&uvma->vma);
931
932                 uvma->userptr.divisor = divisor << 1;
933                 spin_lock(&vm->userptr.invalidated_lock);
934                 list_move_tail(&uvma->userptr.invalidate_link,
935                                &vm->userptr.invalidated);
936                 spin_unlock(&vm->userptr.invalidated_lock);
937                 return true;
938         }
939
940         return false;
941 }
942
943 #else
944
945 static bool xe_pt_userptr_inject_eagain(struct xe_userptr_vma *uvma)
946 {
947         return false;
948 }
949
950 #endif
951
952 /**
953  * struct xe_pt_migrate_pt_update - Callback argument for pre-commit callbacks
954  * @base: Base we derive from.
955  * @bind: Whether this is a bind or an unbind operation. A bind operation
956  *        makes the pre-commit callback error with -EAGAIN if it detects a
957  *        pending invalidation.
958  * @locked: Whether the pre-commit callback locked the userptr notifier lock
959  *          and it needs unlocking.
960  */
961 struct xe_pt_migrate_pt_update {
962         struct xe_migrate_pt_update base;
963         bool bind;
964         bool locked;
965 };
966
967 /*
968  * This function adds the needed dependencies to a page-table update job
969  * to make sure racing jobs for separate bind engines don't race writing
970  * to the same page-table range, wreaking havoc. Initially use a single
971  * fence for the entire VM. An optimization would use smaller granularity.
972  */
973 static int xe_pt_vm_dependencies(struct xe_sched_job *job,
974                                  struct xe_range_fence_tree *rftree,
975                                  u64 start, u64 last)
976 {
977         struct xe_range_fence *rtfence;
978         struct dma_fence *fence;
979         int err;
980
981         rtfence = xe_range_fence_tree_first(rftree, start, last);
982         while (rtfence) {
983                 fence = rtfence->fence;
984
985                 if (!dma_fence_is_signaled(fence)) {
986                         /*
987                          * Is this a CPU update? GPU is busy updating, so return
988                          * an error
989                          */
990                         if (!job)
991                                 return -ETIME;
992
993                         dma_fence_get(fence);
994                         err = drm_sched_job_add_dependency(&job->drm, fence);
995                         if (err)
996                                 return err;
997                 }
998
999                 rtfence = xe_range_fence_tree_next(rtfence, start, last);
1000         }
1001
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 static int xe_pt_pre_commit(struct xe_migrate_pt_update *pt_update)
1006 {
1007         struct xe_range_fence_tree *rftree =
1008                 &xe_vma_vm(pt_update->vma)->rftree[pt_update->tile_id];
1009
1010         return xe_pt_vm_dependencies(pt_update->job, rftree,
1011                                      pt_update->start, pt_update->last);
1012 }
1013
1014 static int xe_pt_userptr_pre_commit(struct xe_migrate_pt_update *pt_update)
1015 {
1016         struct xe_pt_migrate_pt_update *userptr_update =
1017                 container_of(pt_update, typeof(*userptr_update), base);
1018         struct xe_userptr_vma *uvma = to_userptr_vma(pt_update->vma);
1019         unsigned long notifier_seq = uvma->userptr.notifier_seq;
1020         struct xe_vm *vm = xe_vma_vm(&uvma->vma);
1021         int err = xe_pt_vm_dependencies(pt_update->job,
1022                                         &vm->rftree[pt_update->tile_id],
1023                                         pt_update->start,
1024                                         pt_update->last);
1025
1026         if (err)
1027                 return err;
1028
1029         userptr_update->locked = false;
1030
1031         /*
1032          * Wait until nobody is running the invalidation notifier, and
1033          * since we're exiting the loop holding the notifier lock,
1034          * nobody can proceed invalidating either.
1035          *
1036          * Note that we don't update the vma->userptr.notifier_seq since
1037          * we don't update the userptr pages.
1038          */
1039         do {
1040                 down_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1041                 if (!mmu_interval_read_retry(&uvma->userptr.notifier,
1042                                              notifier_seq))
1043                         break;
1044
1045                 up_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1046
1047                 if (userptr_update->bind)
1048                         return -EAGAIN;
1049
1050                 notifier_seq = mmu_interval_read_begin(&uvma->userptr.notifier);
1051         } while (true);
1052
1053         /* Inject errors to test_whether they are handled correctly */
1054         if (userptr_update->bind && xe_pt_userptr_inject_eagain(uvma)) {
1055                 up_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1056                 return -EAGAIN;
1057         }
1058
1059         userptr_update->locked = true;
1060
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static const struct xe_migrate_pt_update_ops bind_ops = {
1065         .populate = xe_vm_populate_pgtable,
1066         .pre_commit = xe_pt_pre_commit,
1067 };
1068
1069 static const struct xe_migrate_pt_update_ops userptr_bind_ops = {
1070         .populate = xe_vm_populate_pgtable,
1071         .pre_commit = xe_pt_userptr_pre_commit,
1072 };
1073
1074 struct invalidation_fence {
1075         struct xe_gt_tlb_invalidation_fence base;
1076         struct xe_gt *gt;
1077         struct xe_vma *vma;
1078         struct dma_fence *fence;
1079         struct dma_fence_cb cb;
1080         struct work_struct work;
1081 };
1082
1083 static const char *
1084 invalidation_fence_get_driver_name(struct dma_fence *dma_fence)
1085 {
1086         return "xe";
1087 }
1088
1089 static const char *
1090 invalidation_fence_get_timeline_name(struct dma_fence *dma_fence)
1091 {
1092         return "invalidation_fence";
1093 }
1094
1095 static const struct dma_fence_ops invalidation_fence_ops = {
1096         .get_driver_name = invalidation_fence_get_driver_name,
1097         .get_timeline_name = invalidation_fence_get_timeline_name,
1098 };
1099
1100 static void invalidation_fence_cb(struct dma_fence *fence,
1101                                   struct dma_fence_cb *cb)
1102 {
1103         struct invalidation_fence *ifence =
1104                 container_of(cb, struct invalidation_fence, cb);
1105
1106         trace_xe_gt_tlb_invalidation_fence_cb(&ifence->base);
1107         if (!ifence->fence->error) {
1108                 queue_work(system_wq, &ifence->work);
1109         } else {
1110                 ifence->base.base.error = ifence->fence->error;
1111                 dma_fence_signal(&ifence->base.base);
1112                 dma_fence_put(&ifence->base.base);
1113         }
1114         dma_fence_put(ifence->fence);
1115 }
1116
1117 static void invalidation_fence_work_func(struct work_struct *w)
1118 {
1119         struct invalidation_fence *ifence =
1120                 container_of(w, struct invalidation_fence, work);
1121
1122         trace_xe_gt_tlb_invalidation_fence_work_func(&ifence->base);
1123         xe_gt_tlb_invalidation_vma(ifence->gt, &ifence->base, ifence->vma);
1124 }
1125
1126 static int invalidation_fence_init(struct xe_gt *gt,
1127                                    struct invalidation_fence *ifence,
1128                                    struct dma_fence *fence,
1129                                    struct xe_vma *vma)
1130 {
1131         int ret;
1132
1133         trace_xe_gt_tlb_invalidation_fence_create(&ifence->base);
1134
1135         spin_lock_irq(&gt->tlb_invalidation.lock);
1136         dma_fence_init(&ifence->base.base, &invalidation_fence_ops,
1137                        &gt->tlb_invalidation.lock,
1138                        gt->tlb_invalidation.fence_context,
1139                        ++gt->tlb_invalidation.fence_seqno);
1140         spin_unlock_irq(&gt->tlb_invalidation.lock);
1141
1142         INIT_LIST_HEAD(&ifence->base.link);
1143
1144         dma_fence_get(&ifence->base.base);      /* Ref for caller */
1145         ifence->fence = fence;
1146         ifence->gt = gt;
1147         ifence->vma = vma;
1148
1149         INIT_WORK(&ifence->work, invalidation_fence_work_func);
1150         ret = dma_fence_add_callback(fence, &ifence->cb, invalidation_fence_cb);
1151         if (ret == -ENOENT) {
1152                 dma_fence_put(ifence->fence);   /* Usually dropped in CB */
1153                 invalidation_fence_work_func(&ifence->work);
1154         } else if (ret) {
1155                 dma_fence_put(&ifence->base.base);      /* Caller ref */
1156                 dma_fence_put(&ifence->base.base);      /* Creation ref */
1157         }
1158
1159         xe_gt_assert(gt, !ret || ret == -ENOENT);
1160
1161         return ret && ret != -ENOENT ? ret : 0;
1162 }
1163
1164 static void xe_pt_calc_rfence_interval(struct xe_vma *vma,
1165                                        struct xe_pt_migrate_pt_update *update,
1166                                        struct xe_vm_pgtable_update *entries,
1167                                        u32 num_entries)
1168 {
1169         int i, level = 0;
1170
1171         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
1172                 const struct xe_vm_pgtable_update *entry = &entries[i];
1173
1174                 if (entry->pt->level > level)
1175                         level = entry->pt->level;
1176         }
1177
1178         /* Greedy (non-optimal) calculation but simple */
1179         update->base.start = ALIGN_DOWN(xe_vma_start(vma),
1180                                         0x1ull << xe_pt_shift(level));
1181         update->base.last = ALIGN(xe_vma_end(vma),
1182                                   0x1ull << xe_pt_shift(level)) - 1;
1183 }
1184
1185 /**
1186  * __xe_pt_bind_vma() - Build and connect a page-table tree for the vma
1187  * address range.
1188  * @tile: The tile to bind for.
1189  * @vma: The vma to bind.
1190  * @q: The exec_queue with which to do pipelined page-table updates.
1191  * @syncs: Entries to sync on before binding the built tree to the live vm tree.
1192  * @num_syncs: Number of @sync entries.
1193  * @rebind: Whether we're rebinding this vma to the same address range without
1194  * an unbind in-between.
1195  *
1196  * This function builds a page-table tree (see xe_pt_stage_bind() for more
1197  * information on page-table building), and the xe_vm_pgtable_update entries
1198  * abstracting the operations needed to attach it to the main vm tree. It
1199  * then takes the relevant locks and updates the metadata side of the main
1200  * vm tree and submits the operations for pipelined attachment of the
1201  * gpu page-table to the vm main tree, (which can be done either by the
1202  * cpu and the GPU).
1203  *
1204  * Return: A valid dma-fence representing the pipelined attachment operation
1205  * on success, an error pointer on error.
1206  */
1207 struct dma_fence *
1208 __xe_pt_bind_vma(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma, struct xe_exec_queue *q,
1209                  struct xe_sync_entry *syncs, u32 num_syncs,
1210                  bool rebind)
1211 {
1212         struct xe_vm_pgtable_update entries[XE_VM_MAX_LEVEL * 2 + 1];
1213         struct xe_pt_migrate_pt_update bind_pt_update = {
1214                 .base = {
1215                         .ops = xe_vma_is_userptr(vma) ? &userptr_bind_ops : &bind_ops,
1216                         .vma = vma,
1217                         .tile_id = tile->id,
1218                 },
1219                 .bind = true,
1220         };
1221         struct xe_vm *vm = xe_vma_vm(vma);
1222         u32 num_entries;
1223         struct dma_fence *fence;
1224         struct invalidation_fence *ifence = NULL;
1225         struct xe_range_fence *rfence;
1226         int err;
1227
1228         bind_pt_update.locked = false;
1229         xe_bo_assert_held(xe_vma_bo(vma));
1230         xe_vm_assert_held(vm);
1231
1232         vm_dbg(&xe_vma_vm(vma)->xe->drm,
1233                "Preparing bind, with range [%llx...%llx) engine %p.\n",
1234                xe_vma_start(vma), xe_vma_end(vma), q);
1235
1236         err = xe_pt_prepare_bind(tile, vma, entries, &num_entries);
1237         if (err)
1238                 goto err;
1239         xe_tile_assert(tile, num_entries <= ARRAY_SIZE(entries));
1240
1241         xe_vm_dbg_print_entries(tile_to_xe(tile), entries, num_entries);
1242         xe_pt_calc_rfence_interval(vma, &bind_pt_update, entries,
1243                                    num_entries);
1244
1245         /*
1246          * If rebind, we have to invalidate TLB on !LR vms to invalidate
1247          * cached PTEs point to freed memory. on LR vms this is done
1248          * automatically when the context is re-enabled by the rebind worker,
1249          * or in fault mode it was invalidated on PTE zapping.
1250          *
1251          * If !rebind, and scratch enabled VMs, there is a chance the scratch
1252          * PTE is already cached in the TLB so it needs to be invalidated.
1253          * on !LR VMs this is done in the ring ops preceding a batch, but on
1254          * non-faulting LR, in particular on user-space batch buffer chaining,
1255          * it needs to be done here.
1256          */
1257         if ((!rebind && xe_vm_has_scratch(vm) && xe_vm_in_preempt_fence_mode(vm))) {
1258                 ifence = kzalloc(sizeof(*ifence), GFP_KERNEL);
1259                 if (!ifence)
1260                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1261         } else if (rebind && !xe_vm_in_lr_mode(vm)) {
1262                 /* We bump also if batch_invalidate_tlb is true */
1263                 vm->tlb_flush_seqno++;
1264         }
1265
1266         rfence = kzalloc(sizeof(*rfence), GFP_KERNEL);
1267         if (!rfence) {
1268                 kfree(ifence);
1269                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1270         }
1271
1272         fence = xe_migrate_update_pgtables(tile->migrate,
1273                                            vm, xe_vma_bo(vma), q,
1274                                            entries, num_entries,
1275                                            syncs, num_syncs,
1276                                            &bind_pt_update.base);
1277         if (!IS_ERR(fence)) {
1278                 bool last_munmap_rebind = vma->gpuva.flags & XE_VMA_LAST_REBIND;
1279                 LLIST_HEAD(deferred);
1280                 int err;
1281
1282                 err = xe_range_fence_insert(&vm->rftree[tile->id], rfence,
1283                                             &xe_range_fence_kfree_ops,
1284                                             bind_pt_update.base.start,
1285                                             bind_pt_update.base.last, fence);
1286                 if (err)
1287                         dma_fence_wait(fence, false);
1288
1289                 /* TLB invalidation must be done before signaling rebind */
1290                 if (ifence) {
1291                         int err = invalidation_fence_init(tile->primary_gt, ifence, fence,
1292                                                           vma);
1293                         if (err) {
1294                                 dma_fence_put(fence);
1295                                 kfree(ifence);
1296                                 return ERR_PTR(err);
1297                         }
1298                         fence = &ifence->base.base;
1299                 }
1300
1301                 /* add shared fence now for pagetable delayed destroy */
1302                 dma_resv_add_fence(xe_vm_resv(vm), fence, rebind ||
1303                                    last_munmap_rebind ?
1304                                    DMA_RESV_USAGE_KERNEL :
1305                                    DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
1306
1307                 if (!xe_vma_has_no_bo(vma) && !xe_vma_bo(vma)->vm)
1308                         dma_resv_add_fence(xe_vma_bo(vma)->ttm.base.resv, fence,
1309                                            DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
1310                 xe_pt_commit_bind(vma, entries, num_entries, rebind,
1311                                   bind_pt_update.locked ? &deferred : NULL);
1312
1313                 /* This vma is live (again?) now */
1314                 vma->tile_present |= BIT(tile->id);
1315
1316                 if (bind_pt_update.locked) {
1317                         to_userptr_vma(vma)->userptr.initial_bind = true;
1318                         up_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1319                         xe_bo_put_commit(&deferred);
1320                 }
1321                 if (!rebind && last_munmap_rebind &&
1322                     xe_vm_in_preempt_fence_mode(vm))
1323                         xe_vm_queue_rebind_worker(vm);
1324         } else {
1325                 kfree(rfence);
1326                 kfree(ifence);
1327                 if (bind_pt_update.locked)
1328                         up_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1329                 xe_pt_abort_bind(vma, entries, num_entries);
1330         }
1331
1332         return fence;
1333
1334 err:
1335         return ERR_PTR(err);
1336 }
1337
1338 struct xe_pt_stage_unbind_walk {
1339         /** @base: The pagewalk base-class. */
1340         struct xe_pt_walk base;
1341
1342         /* Input parameters for the walk */
1343         /** @tile: The tile we're unbinding from. */
1344         struct xe_tile *tile;
1345
1346         /**
1347          * @modified_start: Walk range start, modified to include any
1348          * shared pagetables that we're the only user of and can thus
1349          * treat as private.
1350          */
1351         u64 modified_start;
1352         /** @modified_end: Walk range start, modified like @modified_start. */
1353         u64 modified_end;
1354
1355         /* Output */
1356         /* @wupd: Structure to track the page-table updates we're building */
1357         struct xe_walk_update wupd;
1358 };
1359
1360 /*
1361  * Check whether this range is the only one populating this pagetable,
1362  * and in that case, update the walk range checks so that higher levels don't
1363  * view us as a shared pagetable.
1364  */
1365 static bool xe_pt_check_kill(u64 addr, u64 next, unsigned int level,
1366                              const struct xe_pt *child,
1367                              enum page_walk_action *action,
1368                              struct xe_pt_walk *walk)
1369 {
1370         struct xe_pt_stage_unbind_walk *xe_walk =
1371                 container_of(walk, typeof(*xe_walk), base);
1372         unsigned int shift = walk->shifts[level];
1373         u64 size = 1ull << shift;
1374
1375         if (IS_ALIGNED(addr, size) && IS_ALIGNED(next, size) &&
1376             ((next - addr) >> shift) == child->num_live) {
1377                 u64 size = 1ull << walk->shifts[level + 1];
1378
1379                 *action = ACTION_CONTINUE;
1380
1381                 if (xe_walk->modified_start >= addr)
1382                         xe_walk->modified_start = round_down(addr, size);
1383                 if (xe_walk->modified_end <= next)
1384                         xe_walk->modified_end = round_up(next, size);
1385
1386                 return true;
1387         }
1388
1389         return false;
1390 }
1391
1392 static int xe_pt_stage_unbind_entry(struct xe_ptw *parent, pgoff_t offset,
1393                                     unsigned int level, u64 addr, u64 next,
1394                                     struct xe_ptw **child,
1395                                     enum page_walk_action *action,
1396                                     struct xe_pt_walk *walk)
1397 {
1398         struct xe_pt *xe_child = container_of(*child, typeof(*xe_child), base);
1399
1400         XE_WARN_ON(!*child);
1401         XE_WARN_ON(!level && xe_child->is_compact);
1402
1403         xe_pt_check_kill(addr, next, level - 1, xe_child, action, walk);
1404
1405         return 0;
1406 }
1407
1408 static int
1409 xe_pt_stage_unbind_post_descend(struct xe_ptw *parent, pgoff_t offset,
1410                                 unsigned int level, u64 addr, u64 next,
1411                                 struct xe_ptw **child,
1412                                 enum page_walk_action *action,
1413                                 struct xe_pt_walk *walk)
1414 {
1415         struct xe_pt_stage_unbind_walk *xe_walk =
1416                 container_of(walk, typeof(*xe_walk), base);
1417         struct xe_pt *xe_child = container_of(*child, typeof(*xe_child), base);
1418         pgoff_t end_offset;
1419         u64 size = 1ull << walk->shifts[--level];
1420
1421         if (!IS_ALIGNED(addr, size))
1422                 addr = xe_walk->modified_start;
1423         if (!IS_ALIGNED(next, size))
1424                 next = xe_walk->modified_end;
1425
1426         /* Parent == *child is the root pt. Don't kill it. */
1427         if (parent != *child &&
1428             xe_pt_check_kill(addr, next, level, xe_child, action, walk))
1429                 return 0;
1430
1431         if (!xe_pt_nonshared_offsets(addr, next, level, walk, action, &offset,
1432                                      &end_offset))
1433                 return 0;
1434
1435         (void)xe_pt_new_shared(&xe_walk->wupd, xe_child, offset, false);
1436         xe_walk->wupd.updates[level].update->qwords = end_offset - offset;
1437
1438         return 0;
1439 }
1440
1441 static const struct xe_pt_walk_ops xe_pt_stage_unbind_ops = {
1442         .pt_entry = xe_pt_stage_unbind_entry,
1443         .pt_post_descend = xe_pt_stage_unbind_post_descend,
1444 };
1445
1446 /**
1447  * xe_pt_stage_unbind() - Build page-table update structures for an unbind
1448  * operation
1449  * @tile: The tile we're unbinding for.
1450  * @vma: The vma we're unbinding.
1451  * @entries: Caller-provided storage for the update structures.
1452  *
1453  * Builds page-table update structures for an unbind operation. The function
1454  * will attempt to remove all page-tables that we're the only user
1455  * of, and for that to work, the unbind operation must be committed in the
1456  * same critical section that blocks racing binds to the same page-table tree.
1457  *
1458  * Return: The number of entries used.
1459  */
1460 static unsigned int xe_pt_stage_unbind(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma,
1461                                        struct xe_vm_pgtable_update *entries)
1462 {
1463         struct xe_pt_stage_unbind_walk xe_walk = {
1464                 .base = {
1465                         .ops = &xe_pt_stage_unbind_ops,
1466                         .shifts = xe_normal_pt_shifts,
1467                         .max_level = XE_PT_HIGHEST_LEVEL,
1468                 },
1469                 .tile = tile,
1470                 .modified_start = xe_vma_start(vma),
1471                 .modified_end = xe_vma_end(vma),
1472                 .wupd.entries = entries,
1473         };
1474         struct xe_pt *pt = xe_vma_vm(vma)->pt_root[tile->id];
1475
1476         (void)xe_pt_walk_shared(&pt->base, pt->level, xe_vma_start(vma),
1477                                 xe_vma_end(vma), &xe_walk.base);
1478
1479         return xe_walk.wupd.num_used_entries;
1480 }
1481
1482 static void
1483 xe_migrate_clear_pgtable_callback(struct xe_migrate_pt_update *pt_update,
1484                                   struct xe_tile *tile, struct iosys_map *map,
1485                                   void *ptr, u32 qword_ofs, u32 num_qwords,
1486                                   const struct xe_vm_pgtable_update *update)
1487 {
1488         struct xe_vma *vma = pt_update->vma;
1489         u64 empty = __xe_pt_empty_pte(tile, xe_vma_vm(vma), update->pt->level);
1490         int i;
1491
1492         if (map && map->is_iomem)
1493                 for (i = 0; i < num_qwords; ++i)
1494                         xe_map_wr(tile_to_xe(tile), map, (qword_ofs + i) *
1495                                   sizeof(u64), u64, empty);
1496         else if (map)
1497                 memset64(map->vaddr + qword_ofs * sizeof(u64), empty,
1498                          num_qwords);
1499         else
1500                 memset64(ptr, empty, num_qwords);
1501 }
1502
1503 static void
1504 xe_pt_commit_unbind(struct xe_vma *vma,
1505                     struct xe_vm_pgtable_update *entries, u32 num_entries,
1506                     struct llist_head *deferred)
1507 {
1508         u32 j;
1509
1510         xe_pt_commit_locks_assert(vma);
1511
1512         for (j = 0; j < num_entries; ++j) {
1513                 struct xe_vm_pgtable_update *entry = &entries[j];
1514                 struct xe_pt *pt = entry->pt;
1515
1516                 pt->num_live -= entry->qwords;
1517                 if (pt->level) {
1518                         struct xe_pt_dir *pt_dir = as_xe_pt_dir(pt);
1519                         u32 i;
1520
1521                         for (i = entry->ofs; i < entry->ofs + entry->qwords;
1522                              i++) {
1523                                 if (xe_pt_entry(pt_dir, i))
1524                                         xe_pt_destroy(xe_pt_entry(pt_dir, i),
1525                                                       xe_vma_vm(vma)->flags, deferred);
1526
1527                                 pt_dir->children[i] = NULL;
1528                         }
1529                 }
1530         }
1531 }
1532
1533 static const struct xe_migrate_pt_update_ops unbind_ops = {
1534         .populate = xe_migrate_clear_pgtable_callback,
1535         .pre_commit = xe_pt_pre_commit,
1536 };
1537
1538 static const struct xe_migrate_pt_update_ops userptr_unbind_ops = {
1539         .populate = xe_migrate_clear_pgtable_callback,
1540         .pre_commit = xe_pt_userptr_pre_commit,
1541 };
1542
1543 /**
1544  * __xe_pt_unbind_vma() - Disconnect and free a page-table tree for the vma
1545  * address range.
1546  * @tile: The tile to unbind for.
1547  * @vma: The vma to unbind.
1548  * @q: The exec_queue with which to do pipelined page-table updates.
1549  * @syncs: Entries to sync on before disconnecting the tree to be destroyed.
1550  * @num_syncs: Number of @sync entries.
1551  *
1552  * This function builds a the xe_vm_pgtable_update entries abstracting the
1553  * operations needed to detach the page-table tree to be destroyed from the
1554  * man vm tree.
1555  * It then takes the relevant locks and submits the operations for
1556  * pipelined detachment of the gpu page-table from  the vm main tree,
1557  * (which can be done either by the cpu and the GPU), Finally it frees the
1558  * detached page-table tree.
1559  *
1560  * Return: A valid dma-fence representing the pipelined detachment operation
1561  * on success, an error pointer on error.
1562  */
1563 struct dma_fence *
1564 __xe_pt_unbind_vma(struct xe_tile *tile, struct xe_vma *vma, struct xe_exec_queue *q,
1565                    struct xe_sync_entry *syncs, u32 num_syncs)
1566 {
1567         struct xe_vm_pgtable_update entries[XE_VM_MAX_LEVEL * 2 + 1];
1568         struct xe_pt_migrate_pt_update unbind_pt_update = {
1569                 .base = {
1570                         .ops = xe_vma_is_userptr(vma) ? &userptr_unbind_ops :
1571                         &unbind_ops,
1572                         .vma = vma,
1573                         .tile_id = tile->id,
1574                 },
1575         };
1576         struct xe_vm *vm = xe_vma_vm(vma);
1577         u32 num_entries;
1578         struct dma_fence *fence = NULL;
1579         struct invalidation_fence *ifence;
1580         struct xe_range_fence *rfence;
1581
1582         LLIST_HEAD(deferred);
1583
1584         xe_bo_assert_held(xe_vma_bo(vma));
1585         xe_vm_assert_held(vm);
1586
1587         vm_dbg(&xe_vma_vm(vma)->xe->drm,
1588                "Preparing unbind, with range [%llx...%llx) engine %p.\n",
1589                xe_vma_start(vma), xe_vma_end(vma), q);
1590
1591         num_entries = xe_pt_stage_unbind(tile, vma, entries);
1592         xe_tile_assert(tile, num_entries <= ARRAY_SIZE(entries));
1593
1594         xe_vm_dbg_print_entries(tile_to_xe(tile), entries, num_entries);
1595         xe_pt_calc_rfence_interval(vma, &unbind_pt_update, entries,
1596                                    num_entries);
1597
1598         ifence = kzalloc(sizeof(*ifence), GFP_KERNEL);
1599         if (!ifence)
1600                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1601
1602         rfence = kzalloc(sizeof(*rfence), GFP_KERNEL);
1603         if (!rfence) {
1604                 kfree(ifence);
1605                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1606         }
1607
1608         /*
1609          * Even if we were already evicted and unbind to destroy, we need to
1610          * clear again here. The eviction may have updated pagetables at a
1611          * lower level, because it needs to be more conservative.
1612          */
1613         fence = xe_migrate_update_pgtables(tile->migrate,
1614                                            vm, NULL, q ? q :
1615                                            vm->q[tile->id],
1616                                            entries, num_entries,
1617                                            syncs, num_syncs,
1618                                            &unbind_pt_update.base);
1619         if (!IS_ERR(fence)) {
1620                 int err;
1621
1622                 err = xe_range_fence_insert(&vm->rftree[tile->id], rfence,
1623                                             &xe_range_fence_kfree_ops,
1624                                             unbind_pt_update.base.start,
1625                                             unbind_pt_update.base.last, fence);
1626                 if (err)
1627                         dma_fence_wait(fence, false);
1628
1629                 /* TLB invalidation must be done before signaling unbind */
1630                 err = invalidation_fence_init(tile->primary_gt, ifence, fence, vma);
1631                 if (err) {
1632                         dma_fence_put(fence);
1633                         kfree(ifence);
1634                         return ERR_PTR(err);
1635                 }
1636                 fence = &ifence->base.base;
1637
1638                 /* add shared fence now for pagetable delayed destroy */
1639                 dma_resv_add_fence(xe_vm_resv(vm), fence,
1640                                    DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
1641
1642                 /* This fence will be installed by caller when doing eviction */
1643                 if (!xe_vma_has_no_bo(vma) && !xe_vma_bo(vma)->vm)
1644                         dma_resv_add_fence(xe_vma_bo(vma)->ttm.base.resv, fence,
1645                                            DMA_RESV_USAGE_BOOKKEEP);
1646                 xe_pt_commit_unbind(vma, entries, num_entries,
1647                                     unbind_pt_update.locked ? &deferred : NULL);
1648                 vma->tile_present &= ~BIT(tile->id);
1649         } else {
1650                 kfree(rfence);
1651                 kfree(ifence);
1652         }
1653
1654         if (!vma->tile_present)
1655                 list_del_init(&vma->combined_links.rebind);
1656
1657         if (unbind_pt_update.locked) {
1658                 xe_tile_assert(tile, xe_vma_is_userptr(vma));
1659
1660                 if (!vma->tile_present) {
1661                         spin_lock(&vm->userptr.invalidated_lock);
1662                         list_del_init(&to_userptr_vma(vma)->userptr.invalidate_link);
1663                         spin_unlock(&vm->userptr.invalidated_lock);
1664                 }
1665                 up_read(&vm->userptr.notifier_lock);
1666                 xe_bo_put_commit(&deferred);
1667         }
1668
1669         return fence;
1670 }