Merge tag 'fbdev-for-6.4-rc2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/deller...
[linux-block.git] / include / linux / dma-fence.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /*
3  * Fence mechanism for dma-buf to allow for asynchronous dma access
4  *
5  * Copyright (C) 2012 Canonical Ltd
6  * Copyright (C) 2012 Texas Instruments
7  *
8  * Authors:
9  * Rob Clark <robdclark@gmail.com>
10  * Maarten Lankhorst <maarten.lankhorst@canonical.com>
11  */
12
13 #ifndef __LINUX_DMA_FENCE_H
14 #define __LINUX_DMA_FENCE_H
15
16 #include <linux/err.h>
17 #include <linux/wait.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/kref.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/printk.h>
23 #include <linux/rcupdate.h>
24
25 struct dma_fence;
26 struct dma_fence_ops;
27 struct dma_fence_cb;
28
29 /**
30  * struct dma_fence - software synchronization primitive
31  * @refcount: refcount for this fence
32  * @ops: dma_fence_ops associated with this fence
33  * @rcu: used for releasing fence with kfree_rcu
34  * @cb_list: list of all callbacks to call
35  * @lock: spin_lock_irqsave used for locking
36  * @context: execution context this fence belongs to, returned by
37  *           dma_fence_context_alloc()
38  * @seqno: the sequence number of this fence inside the execution context,
39  * can be compared to decide which fence would be signaled later.
40  * @flags: A mask of DMA_FENCE_FLAG_* defined below
41  * @timestamp: Timestamp when the fence was signaled.
42  * @error: Optional, only valid if < 0, must be set before calling
43  * dma_fence_signal, indicates that the fence has completed with an error.
44  *
45  * the flags member must be manipulated and read using the appropriate
46  * atomic ops (bit_*), so taking the spinlock will not be needed most
47  * of the time.
48  *
49  * DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT - fence is already signaled
50  * DMA_FENCE_FLAG_TIMESTAMP_BIT - timestamp recorded for fence signaling
51  * DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT - enable_signaling might have been called
52  * DMA_FENCE_FLAG_USER_BITS - start of the unused bits, can be used by the
53  * implementer of the fence for its own purposes. Can be used in different
54  * ways by different fence implementers, so do not rely on this.
55  *
56  * Since atomic bitops are used, this is not guaranteed to be the case.
57  * Particularly, if the bit was set, but dma_fence_signal was called right
58  * before this bit was set, it would have been able to set the
59  * DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, before enable_signaling was called.
60  * Adding a check for DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT after setting
61  * DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT closes this race, and makes sure that
62  * after dma_fence_signal was called, any enable_signaling call will have either
63  * been completed, or never called at all.
64  */
65 struct dma_fence {
66         spinlock_t *lock;
67         const struct dma_fence_ops *ops;
68         /*
69          * We clear the callback list on kref_put so that by the time we
70          * release the fence it is unused. No one should be adding to the
71          * cb_list that they don't themselves hold a reference for.
72          *
73          * The lifetime of the timestamp is similarly tied to both the
74          * rcu freelist and the cb_list. The timestamp is only set upon
75          * signaling while simultaneously notifying the cb_list. Ergo, we
76          * only use either the cb_list of timestamp. Upon destruction,
77          * neither are accessible, and so we can use the rcu. This means
78          * that the cb_list is *only* valid until the signal bit is set,
79          * and to read either you *must* hold a reference to the fence,
80          * and not just the rcu_read_lock.
81          *
82          * Listed in chronological order.
83          */
84         union {
85                 struct list_head cb_list;
86                 /* @cb_list replaced by @timestamp on dma_fence_signal() */
87                 ktime_t timestamp;
88                 /* @timestamp replaced by @rcu on dma_fence_release() */
89                 struct rcu_head rcu;
90         };
91         u64 context;
92         u64 seqno;
93         unsigned long flags;
94         struct kref refcount;
95         int error;
96 };
97
98 enum dma_fence_flag_bits {
99         DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT,
100         DMA_FENCE_FLAG_TIMESTAMP_BIT,
101         DMA_FENCE_FLAG_ENABLE_SIGNAL_BIT,
102         DMA_FENCE_FLAG_USER_BITS, /* must always be last member */
103 };
104
105 typedef void (*dma_fence_func_t)(struct dma_fence *fence,
106                                  struct dma_fence_cb *cb);
107
108 /**
109  * struct dma_fence_cb - callback for dma_fence_add_callback()
110  * @node: used by dma_fence_add_callback() to append this struct to fence::cb_list
111  * @func: dma_fence_func_t to call
112  *
113  * This struct will be initialized by dma_fence_add_callback(), additional
114  * data can be passed along by embedding dma_fence_cb in another struct.
115  */
116 struct dma_fence_cb {
117         struct list_head node;
118         dma_fence_func_t func;
119 };
120
121 /**
122  * struct dma_fence_ops - operations implemented for fence
123  *
124  */
125 struct dma_fence_ops {
126         /**
127          * @use_64bit_seqno:
128          *
129          * True if this dma_fence implementation uses 64bit seqno, false
130          * otherwise.
131          */
132         bool use_64bit_seqno;
133
134         /**
135          * @get_driver_name:
136          *
137          * Returns the driver name. This is a callback to allow drivers to
138          * compute the name at runtime, without having it to store permanently
139          * for each fence, or build a cache of some sort.
140          *
141          * This callback is mandatory.
142          */
143         const char * (*get_driver_name)(struct dma_fence *fence);
144
145         /**
146          * @get_timeline_name:
147          *
148          * Return the name of the context this fence belongs to. This is a
149          * callback to allow drivers to compute the name at runtime, without
150          * having it to store permanently for each fence, or build a cache of
151          * some sort.
152          *
153          * This callback is mandatory.
154          */
155         const char * (*get_timeline_name)(struct dma_fence *fence);
156
157         /**
158          * @enable_signaling:
159          *
160          * Enable software signaling of fence.
161          *
162          * For fence implementations that have the capability for hw->hw
163          * signaling, they can implement this op to enable the necessary
164          * interrupts, or insert commands into cmdstream, etc, to avoid these
165          * costly operations for the common case where only hw->hw
166          * synchronization is required.  This is called in the first
167          * dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback() path to let the fence
168          * implementation know that there is another driver waiting on the
169          * signal (ie. hw->sw case).
170          *
171          * This function can be called from atomic context, but not
172          * from irq context, so normal spinlocks can be used.
173          *
174          * A return value of false indicates the fence already passed,
175          * or some failure occurred that made it impossible to enable
176          * signaling. True indicates successful enabling.
177          *
178          * &dma_fence.error may be set in enable_signaling, but only when false
179          * is returned.
180          *
181          * Since many implementations can call dma_fence_signal() even when before
182          * @enable_signaling has been called there's a race window, where the
183          * dma_fence_signal() might result in the final fence reference being
184          * released and its memory freed. To avoid this, implementations of this
185          * callback should grab their own reference using dma_fence_get(), to be
186          * released when the fence is signalled (through e.g. the interrupt
187          * handler).
188          *
189          * This callback is optional. If this callback is not present, then the
190          * driver must always have signaling enabled.
191          */
192         bool (*enable_signaling)(struct dma_fence *fence);
193
194         /**
195          * @signaled:
196          *
197          * Peek whether the fence is signaled, as a fastpath optimization for
198          * e.g. dma_fence_wait() or dma_fence_add_callback(). Note that this
199          * callback does not need to make any guarantees beyond that a fence
200          * once indicates as signalled must always return true from this
201          * callback. This callback may return false even if the fence has
202          * completed already, in this case information hasn't propogated throug
203          * the system yet. See also dma_fence_is_signaled().
204          *
205          * May set &dma_fence.error if returning true.
206          *
207          * This callback is optional.
208          */
209         bool (*signaled)(struct dma_fence *fence);
210
211         /**
212          * @wait:
213          *
214          * Custom wait implementation, defaults to dma_fence_default_wait() if
215          * not set.
216          *
217          * Deprecated and should not be used by new implementations. Only used
218          * by existing implementations which need special handling for their
219          * hardware reset procedure.
220          *
221          * Must return -ERESTARTSYS if the wait is intr = true and the wait was
222          * interrupted, and remaining jiffies if fence has signaled, or 0 if wait
223          * timed out. Can also return other error values on custom implementations,
224          * which should be treated as if the fence is signaled. For example a hardware
225          * lockup could be reported like that.
226          */
227         signed long (*wait)(struct dma_fence *fence,
228                             bool intr, signed long timeout);
229
230         /**
231          * @release:
232          *
233          * Called on destruction of fence to release additional resources.
234          * Can be called from irq context.  This callback is optional. If it is
235          * NULL, then dma_fence_free() is instead called as the default
236          * implementation.
237          */
238         void (*release)(struct dma_fence *fence);
239
240         /**
241          * @fence_value_str:
242          *
243          * Callback to fill in free-form debug info specific to this fence, like
244          * the sequence number.
245          *
246          * This callback is optional.
247          */
248         void (*fence_value_str)(struct dma_fence *fence, char *str, int size);
249
250         /**
251          * @timeline_value_str:
252          *
253          * Fills in the current value of the timeline as a string, like the
254          * sequence number. Note that the specific fence passed to this function
255          * should not matter, drivers should only use it to look up the
256          * corresponding timeline structures.
257          */
258         void (*timeline_value_str)(struct dma_fence *fence,
259                                    char *str, int size);
260
261         /**
262          * @set_deadline:
263          *
264          * Callback to allow a fence waiter to inform the fence signaler of
265          * an upcoming deadline, such as vblank, by which point the waiter
266          * would prefer the fence to be signaled by.  This is intended to
267          * give feedback to the fence signaler to aid in power management
268          * decisions, such as boosting GPU frequency.
269          *
270          * This is called without &dma_fence.lock held, it can be called
271          * multiple times and from any context.  Locking is up to the callee
272          * if it has some state to manage.  If multiple deadlines are set,
273          * the expectation is to track the soonest one.  If the deadline is
274          * before the current time, it should be interpreted as an immediate
275          * deadline.
276          *
277          * This callback is optional.
278          */
279         void (*set_deadline)(struct dma_fence *fence, ktime_t deadline);
280 };
281
282 void dma_fence_init(struct dma_fence *fence, const struct dma_fence_ops *ops,
283                     spinlock_t *lock, u64 context, u64 seqno);
284
285 void dma_fence_release(struct kref *kref);
286 void dma_fence_free(struct dma_fence *fence);
287 void dma_fence_describe(struct dma_fence *fence, struct seq_file *seq);
288
289 /**
290  * dma_fence_put - decreases refcount of the fence
291  * @fence: fence to reduce refcount of
292  */
293 static inline void dma_fence_put(struct dma_fence *fence)
294 {
295         if (fence)
296                 kref_put(&fence->refcount, dma_fence_release);
297 }
298
299 /**
300  * dma_fence_get - increases refcount of the fence
301  * @fence: fence to increase refcount of
302  *
303  * Returns the same fence, with refcount increased by 1.
304  */
305 static inline struct dma_fence *dma_fence_get(struct dma_fence *fence)
306 {
307         if (fence)
308                 kref_get(&fence->refcount);
309         return fence;
310 }
311
312 /**
313  * dma_fence_get_rcu - get a fence from a dma_resv_list with
314  *                     rcu read lock
315  * @fence: fence to increase refcount of
316  *
317  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
318  */
319 static inline struct dma_fence *dma_fence_get_rcu(struct dma_fence *fence)
320 {
321         if (kref_get_unless_zero(&fence->refcount))
322                 return fence;
323         else
324                 return NULL;
325 }
326
327 /**
328  * dma_fence_get_rcu_safe  - acquire a reference to an RCU tracked fence
329  * @fencep: pointer to fence to increase refcount of
330  *
331  * Function returns NULL if no refcount could be obtained, or the fence.
332  * This function handles acquiring a reference to a fence that may be
333  * reallocated within the RCU grace period (such as with SLAB_TYPESAFE_BY_RCU),
334  * so long as the caller is using RCU on the pointer to the fence.
335  *
336  * An alternative mechanism is to employ a seqlock to protect a bunch of
337  * fences, such as used by struct dma_resv. When using a seqlock,
338  * the seqlock must be taken before and checked after a reference to the
339  * fence is acquired (as shown here).
340  *
341  * The caller is required to hold the RCU read lock.
342  */
343 static inline struct dma_fence *
344 dma_fence_get_rcu_safe(struct dma_fence __rcu **fencep)
345 {
346         do {
347                 struct dma_fence *fence;
348
349                 fence = rcu_dereference(*fencep);
350                 if (!fence)
351                         return NULL;
352
353                 if (!dma_fence_get_rcu(fence))
354                         continue;
355
356                 /* The atomic_inc_not_zero() inside dma_fence_get_rcu()
357                  * provides a full memory barrier upon success (such as now).
358                  * This is paired with the write barrier from assigning
359                  * to the __rcu protected fence pointer so that if that
360                  * pointer still matches the current fence, we know we
361                  * have successfully acquire a reference to it. If it no
362                  * longer matches, we are holding a reference to some other
363                  * reallocated pointer. This is possible if the allocator
364                  * is using a freelist like SLAB_TYPESAFE_BY_RCU where the
365                  * fence remains valid for the RCU grace period, but it
366                  * may be reallocated. When using such allocators, we are
367                  * responsible for ensuring the reference we get is to
368                  * the right fence, as below.
369                  */
370                 if (fence == rcu_access_pointer(*fencep))
371                         return rcu_pointer_handoff(fence);
372
373                 dma_fence_put(fence);
374         } while (1);
375 }
376
377 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
378 bool dma_fence_begin_signalling(void);
379 void dma_fence_end_signalling(bool cookie);
380 void __dma_fence_might_wait(void);
381 #else
382 static inline bool dma_fence_begin_signalling(void)
383 {
384         return true;
385 }
386 static inline void dma_fence_end_signalling(bool cookie) {}
387 static inline void __dma_fence_might_wait(void) {}
388 #endif
389
390 int dma_fence_signal(struct dma_fence *fence);
391 int dma_fence_signal_locked(struct dma_fence *fence);
392 int dma_fence_signal_timestamp(struct dma_fence *fence, ktime_t timestamp);
393 int dma_fence_signal_timestamp_locked(struct dma_fence *fence,
394                                       ktime_t timestamp);
395 signed long dma_fence_default_wait(struct dma_fence *fence,
396                                    bool intr, signed long timeout);
397 int dma_fence_add_callback(struct dma_fence *fence,
398                            struct dma_fence_cb *cb,
399                            dma_fence_func_t func);
400 bool dma_fence_remove_callback(struct dma_fence *fence,
401                                struct dma_fence_cb *cb);
402 void dma_fence_enable_sw_signaling(struct dma_fence *fence);
403
404 /**
405  * dma_fence_is_signaled_locked - Return an indication if the fence
406  *                                is signaled yet.
407  * @fence: the fence to check
408  *
409  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
410  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
411  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
412  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
413  *
414  * This function requires &dma_fence.lock to be held.
415  *
416  * See also dma_fence_is_signaled().
417  */
418 static inline bool
419 dma_fence_is_signaled_locked(struct dma_fence *fence)
420 {
421         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
422                 return true;
423
424         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
425                 dma_fence_signal_locked(fence);
426                 return true;
427         }
428
429         return false;
430 }
431
432 /**
433  * dma_fence_is_signaled - Return an indication if the fence is signaled yet.
434  * @fence: the fence to check
435  *
436  * Returns true if the fence was already signaled, false if not. Since this
437  * function doesn't enable signaling, it is not guaranteed to ever return
438  * true if dma_fence_add_callback(), dma_fence_wait() or
439  * dma_fence_enable_sw_signaling() haven't been called before.
440  *
441  * It's recommended for seqno fences to call dma_fence_signal when the
442  * operation is complete, it makes it possible to prevent issues from
443  * wraparound between time of issue and time of use by checking the return
444  * value of this function before calling hardware-specific wait instructions.
445  *
446  * See also dma_fence_is_signaled_locked().
447  */
448 static inline bool
449 dma_fence_is_signaled(struct dma_fence *fence)
450 {
451         if (test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags))
452                 return true;
453
454         if (fence->ops->signaled && fence->ops->signaled(fence)) {
455                 dma_fence_signal(fence);
456                 return true;
457         }
458
459         return false;
460 }
461
462 /**
463  * __dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
464  * @f1: the first fence's seqno
465  * @f2: the second fence's seqno from the same context
466  * @ops: dma_fence_ops associated with the seqno
467  *
468  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
469  * from the same context, since a seqno is not common across contexts.
470  */
471 static inline bool __dma_fence_is_later(u64 f1, u64 f2,
472                                         const struct dma_fence_ops *ops)
473 {
474         /* This is for backward compatibility with drivers which can only handle
475          * 32bit sequence numbers. Use a 64bit compare when the driver says to
476          * do so.
477          */
478         if (ops->use_64bit_seqno)
479                 return f1 > f2;
480
481         return (int)(lower_32_bits(f1) - lower_32_bits(f2)) > 0;
482 }
483
484 /**
485  * dma_fence_is_later - return if f1 is chronologically later than f2
486  * @f1: the first fence from the same context
487  * @f2: the second fence from the same context
488  *
489  * Returns true if f1 is chronologically later than f2. Both fences must be
490  * from the same context, since a seqno is not re-used across contexts.
491  */
492 static inline bool dma_fence_is_later(struct dma_fence *f1,
493                                       struct dma_fence *f2)
494 {
495         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
496                 return false;
497
498         return __dma_fence_is_later(f1->seqno, f2->seqno, f1->ops);
499 }
500
501 /**
502  * dma_fence_later - return the chronologically later fence
503  * @f1: the first fence from the same context
504  * @f2: the second fence from the same context
505  *
506  * Returns NULL if both fences are signaled, otherwise the fence that would be
507  * signaled last. Both fences must be from the same context, since a seqno is
508  * not re-used across contexts.
509  */
510 static inline struct dma_fence *dma_fence_later(struct dma_fence *f1,
511                                                 struct dma_fence *f2)
512 {
513         if (WARN_ON(f1->context != f2->context))
514                 return NULL;
515
516         /*
517          * Can't check just DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT here, it may never
518          * have been set if enable_signaling wasn't called, and enabling that
519          * here is overkill.
520          */
521         if (dma_fence_is_later(f1, f2))
522                 return dma_fence_is_signaled(f1) ? NULL : f1;
523         else
524                 return dma_fence_is_signaled(f2) ? NULL : f2;
525 }
526
527 /**
528  * dma_fence_get_status_locked - returns the status upon completion
529  * @fence: the dma_fence to query
530  *
531  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
532  * the fence (to indicate whether the fence was completed due to an error
533  * rather than success). The value of the status condition is only valid
534  * if the fence has been signaled, dma_fence_get_status_locked() first checks
535  * the signal state before reporting the error status.
536  *
537  * Returns 0 if the fence has not yet been signaled, 1 if the fence has
538  * been signaled without an error condition, or a negative error code
539  * if the fence has been completed in err.
540  */
541 static inline int dma_fence_get_status_locked(struct dma_fence *fence)
542 {
543         if (dma_fence_is_signaled_locked(fence))
544                 return fence->error ?: 1;
545         else
546                 return 0;
547 }
548
549 int dma_fence_get_status(struct dma_fence *fence);
550
551 /**
552  * dma_fence_set_error - flag an error condition on the fence
553  * @fence: the dma_fence
554  * @error: the error to store
555  *
556  * Drivers can supply an optional error status condition before they signal
557  * the fence, to indicate that the fence was completed due to an error
558  * rather than success. This must be set before signaling (so that the value
559  * is visible before any waiters on the signal callback are woken). This
560  * helper exists to help catching erroneous setting of #dma_fence.error.
561  */
562 static inline void dma_fence_set_error(struct dma_fence *fence,
563                                        int error)
564 {
565         WARN_ON(test_bit(DMA_FENCE_FLAG_SIGNALED_BIT, &fence->flags));
566         WARN_ON(error >= 0 || error < -MAX_ERRNO);
567
568         fence->error = error;
569 }
570
571 signed long dma_fence_wait_timeout(struct dma_fence *,
572                                    bool intr, signed long timeout);
573 signed long dma_fence_wait_any_timeout(struct dma_fence **fences,
574                                        uint32_t count,
575                                        bool intr, signed long timeout,
576                                        uint32_t *idx);
577
578 /**
579  * dma_fence_wait - sleep until the fence gets signaled
580  * @fence: the fence to wait on
581  * @intr: if true, do an interruptible wait
582  *
583  * This function will return -ERESTARTSYS if interrupted by a signal,
584  * or 0 if the fence was signaled. Other error values may be
585  * returned on custom implementations.
586  *
587  * Performs a synchronous wait on this fence. It is assumed the caller
588  * directly or indirectly holds a reference to the fence, otherwise the
589  * fence might be freed before return, resulting in undefined behavior.
590  *
591  * See also dma_fence_wait_timeout() and dma_fence_wait_any_timeout().
592  */
593 static inline signed long dma_fence_wait(struct dma_fence *fence, bool intr)
594 {
595         signed long ret;
596
597         /* Since dma_fence_wait_timeout cannot timeout with
598          * MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, only valid return values are
599          * -ERESTARTSYS and MAX_SCHEDULE_TIMEOUT.
600          */
601         ret = dma_fence_wait_timeout(fence, intr, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
602
603         return ret < 0 ? ret : 0;
604 }
605
606 void dma_fence_set_deadline(struct dma_fence *fence, ktime_t deadline);
607
608 struct dma_fence *dma_fence_get_stub(void);
609 struct dma_fence *dma_fence_allocate_private_stub(void);
610 u64 dma_fence_context_alloc(unsigned num);
611
612 extern const struct dma_fence_ops dma_fence_array_ops;
613 extern const struct dma_fence_ops dma_fence_chain_ops;
614
615 /**
616  * dma_fence_is_array - check if a fence is from the array subclass
617  * @fence: the fence to test
618  *
619  * Return true if it is a dma_fence_array and false otherwise.
620  */
621 static inline bool dma_fence_is_array(struct dma_fence *fence)
622 {
623         return fence->ops == &dma_fence_array_ops;
624 }
625
626 /**
627  * dma_fence_is_chain - check if a fence is from the chain subclass
628  * @fence: the fence to test
629  *
630  * Return true if it is a dma_fence_chain and false otherwise.
631  */
632 static inline bool dma_fence_is_chain(struct dma_fence *fence)
633 {
634         return fence->ops == &dma_fence_chain_ops;
635 }
636
637 /**
638  * dma_fence_is_container - check if a fence is a container for other fences
639  * @fence: the fence to test
640  *
641  * Return true if this fence is a container for other fences, false otherwise.
642  * This is important since we can't build up large fence structure or otherwise
643  * we run into recursion during operation on those fences.
644  */
645 static inline bool dma_fence_is_container(struct dma_fence *fence)
646 {
647         return dma_fence_is_array(fence) || dma_fence_is_chain(fence);
648 }
649
650 #endif /* __LINUX_DMA_FENCE_H */