drivers/gpu/drm/i915/i915_vgpu.c

   1 /*
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   3  *
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   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
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   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
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  13  * Software.
  14  *
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  20  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  21  * SOFTWARE.
  22  */
  23
  24 #include "intel_drv.h"
  25 #include "i915_vgpu.h"
  26
  27 /**
  28  * DOC: Intel GVT-g guest support
  29  *
  30  * Intel GVT-g is a graphics virtualization technology which shares the
  31  * GPU among multiple virtual machines on a time-sharing basis. Each
  32  * virtual machine is presented a virtual GPU (vGPU), which has equivalent
  33  * features as the underlying physical GPU (pGPU), so i915 driver can run
  34  * seamlessly in a virtual machine. This file provides vGPU specific
  35  * optimizations when running in a virtual machine, to reduce the complexity
  36  * of vGPU emulation and to improve the overall performance.
  37  *
  38  * A primary function introduced here is so-called "address space ballooning"
  39  * technique. Intel GVT-g partitions global graphics memory among multiple VMs,
  40  * so each VM can directly access a portion of the memory without hypervisor's
  41  * intervention, e.g. filling textures or queuing commands. However with the
  42  * partitioning an unmodified i915 driver would assume a smaller graphics
  43  * memory starting from address ZERO, then requires vGPU emulation module to
  44  * translate the graphics address between 'guest view' and 'host view', for
  45  * all registers and command opcodes which contain a graphics memory address.
  46  * To reduce the complexity, Intel GVT-g introduces "address space ballooning",
  47  * by telling the exact partitioning knowledge to each guest i915 driver, which
  48  * then reserves and prevents non-allocated portions from allocation. Thus vGPU
  49  * emulation module only needs to scan and validate graphics addresses without
  50  * complexity of address translation.
  51  *
  52  */
  53
  54 /**
  55  * i915_check_vgpu - detect virtual GPU
  56  * @dev_priv: i915 device private
  57  *
  58  * This function is called at the initialization stage, to detect whether
  59  * running on a vGPU.
  60  */
  61 void i915_check_vgpu(struct drm_i915_private *dev_priv)
  62 {
  63         struct intel_uncore *uncore = &dev_priv->uncore;
  64         u64 magic;
  65         u16 version_major;
  66
  67         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vgt_if) != VGT_PVINFO_SIZE);
  68
  69         magic = __raw_uncore_read64(uncore, vgtif_reg(magic));
  70         if (magic != VGT_MAGIC)
  71                 return;
  72
  73         version_major = __raw_uncore_read16(uncore, vgtif_reg(version_major));
  74         if (version_major < VGT_VERSION_MAJOR) {
  75                 DRM_INFO("VGT interface version mismatch!\n");
  76                 return;
  77         }
  78
  79         dev_priv->vgpu.caps = __raw_uncore_read32(uncore, vgtif_reg(vgt_caps));
  80
  81         dev_priv->vgpu.active = true;
  82         DRM_INFO("Virtual GPU for Intel GVT-g detected.\n");
  83 }
  84
  85 bool intel_vgpu_has_full_ppgtt(struct drm_i915_private *dev_priv)
  86 {
  87         return dev_priv->vgpu.caps & VGT_CAPS_FULL_PPGTT;
  88 }
  89
  90 struct _balloon_info_ {
  91         /*
  92          * There are up to 2 regions per mappable/unmappable graphic
  93          * memory that might be ballooned. Here, index 0/1 is for mappable
  94          * graphic memory, 2/3 for unmappable graphic memory.
  95          */
  96         struct drm_mm_node space[4];
  97 };
  98
  99 static struct _balloon_info_ bl_info;
 100
 101 static void vgt_deballoon_space(struct i915_ggtt *ggtt,
 102                                 struct drm_mm_node *node)
 103 {
 104         DRM_DEBUG_DRIVER("deballoon space: range [0x%llx - 0x%llx] %llu KiB.\n",
 105                          node->start,
 106                          node->start + node->size,
 107                          node->size / 1024);
 108
 109         ggtt->vm.reserved -= node->size;
 110         drm_mm_remove_node(node);
 111 }
 112
 113 /**
 114  * intel_vgt_deballoon - deballoon reserved graphics address trunks
 115  * @dev_priv: i915 device private data
 116  *
 117  * This function is called to deallocate the ballooned-out graphic memory, when
 118  * driver is unloaded or when ballooning fails.
 119  */
 120 void intel_vgt_deballoon(struct drm_i915_private *dev_priv)
 121 {
 122         int i;
 123
 124         if (!intel_vgpu_active(dev_priv))
 125                 return;
 126
 127         DRM_DEBUG("VGT deballoon.\n");
 128
 129         for (i = 0; i < 4; i++)
 130                 vgt_deballoon_space(&dev_priv->ggtt, &bl_info.space[i]);
 131 }
 132
 133 static int vgt_balloon_space(struct i915_ggtt *ggtt,
 134                              struct drm_mm_node *node,
 135                              unsigned long start, unsigned long end)
 136 {
 137         unsigned long size = end - start;
 138         int ret;
 139
 140         if (start >= end)
 141                 return -EINVAL;
 142
 143         DRM_INFO("balloon space: range [ 0x%lx - 0x%lx ] %lu KiB.\n",
 144                  start, end, size / 1024);
 145         ret = i915_gem_gtt_reserve(&ggtt->vm, node,
 146                                    size, start, I915_COLOR_UNEVICTABLE,
 147                                    0);
 148         if (!ret)
 149                 ggtt->vm.reserved += size;
 150
 151         return ret;
 152 }
 153
 154 /**
 155  * intel_vgt_balloon - balloon out reserved graphics address trunks
 156  * @dev_priv: i915 device private data
 157  *
 158  * This function is called at the initialization stage, to balloon out the
 159  * graphic address space allocated to other vGPUs, by marking these spaces as
 160  * reserved. The ballooning related knowledge(starting address and size of
 161  * the mappable/unmappable graphic memory) is described in the vgt_if structure
 162  * in a reserved mmio range.
 163  *
 164  * To give an example, the drawing below depicts one typical scenario after
 165  * ballooning. Here the vGPU1 has 2 pieces of graphic address spaces ballooned
 166  * out each for the mappable and the non-mappable part. From the vGPU1 point of
 167  * view, the total size is the same as the physical one, with the start address
 168  * of its graphic space being zero. Yet there are some portions ballooned out(
 169  * the shadow part, which are marked as reserved by drm allocator). From the
 170  * host point of view, the graphic address space is partitioned by multiple
 171  * vGPUs in different VMs. ::
 172  *
 173  *                         vGPU1 view         Host view
 174  *              0 ------> +-----------+     +-----------+
 175  *                ^       |###########|     |   vGPU3   |
 176  *                |       |###########|     +-----------+
 177  *                |       |###########|     |   vGPU2   |
 178  *                |       +-----------+     +-----------+
 179  *         mappable GM    | available | ==> |   vGPU1   |
 180  *                |       +-----------+     +-----------+
 181  *                |       |###########|     |           |
 182  *                v       |###########|     |   Host    |
 183  *                +=======+===========+     +===========+
 184  *                ^       |###########|     |   vGPU3   |
 185  *                |       |###########|     +-----------+
 186  *                |       |###########|     |   vGPU2   |
 187  *                |       +-----------+     +-----------+
 188  *       unmappable GM    | available | ==> |   vGPU1   |
 189  *                |       +-----------+     +-----------+
 190  *                |       |###########|     |           |
 191  *                |       |###########|     |   Host    |
 192  *                v       |###########|     |           |
 193  *  total GM size ------> +-----------+     +-----------+
 194  *
 195  * Returns:
 196  * zero on success, non-zero if configuration invalid or ballooning failed
 197  */
 198 int intel_vgt_balloon(struct drm_i915_private *dev_priv)
 199 {
 200         struct i915_ggtt *ggtt = &dev_priv->ggtt;
 201         unsigned long ggtt_end = ggtt->vm.total;
 202
 203         unsigned long mappable_base, mappable_size, mappable_end;
 204         unsigned long unmappable_base, unmappable_size, unmappable_end;
 205         int ret;
 206
 207         if (!intel_vgpu_active(dev_priv))
 208                 return 0;
 209
 210         mappable_base = I915_READ(vgtif_reg(avail_rs.mappable_gmadr.base));
 211         mappable_size = I915_READ(vgtif_reg(avail_rs.mappable_gmadr.size));
 212         unmappable_base = I915_READ(vgtif_reg(avail_rs.nonmappable_gmadr.base));
 213         unmappable_size = I915_READ(vgtif_reg(avail_rs.nonmappable_gmadr.size));
 214
 215         mappable_end = mappable_base + mappable_size;
 216         unmappable_end = unmappable_base + unmappable_size;
 217
 218         DRM_INFO("VGT ballooning configuration:\n");
 219         DRM_INFO("Mappable graphic memory: base 0x%lx size %ldKiB\n",
 220                  mappable_base, mappable_size / 1024);
 221         DRM_INFO("Unmappable graphic memory: base 0x%lx size %ldKiB\n",
 222                  unmappable_base, unmappable_size / 1024);
 223
 224         if (mappable_end > ggtt->mappable_end ||
 225             unmappable_base < ggtt->mappable_end ||
 226             unmappable_end > ggtt_end) {
 227                 DRM_ERROR("Invalid ballooning configuration!\n");
 228                 return -EINVAL;
 229         }
 230
 231         /* Unmappable graphic memory ballooning */
 232         if (unmappable_base > ggtt->mappable_end) {
 233                 ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[2],
 234                                         ggtt->mappable_end, unmappable_base);
 235
 236                 if (ret)
 237                         goto err;
 238         }
 239
 240         if (unmappable_end < ggtt_end) {
 241                 ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[3],
 242                                         unmappable_end, ggtt_end);
 243                 if (ret)
 244                         goto err_upon_mappable;
 245         }
 246
 247         /* Mappable graphic memory ballooning */
 248         if (mappable_base) {
 249                 ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[0],
 250                                         0, mappable_base);
 251
 252                 if (ret)
 253                         goto err_upon_unmappable;
 254         }
 255
 256         if (mappable_end < ggtt->mappable_end) {
 257                 ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[1],
 258                                         mappable_end, ggtt->mappable_end);
 259
 260                 if (ret)
 261                         goto err_below_mappable;
 262         }
 263
 264         DRM_INFO("VGT balloon successfully\n");
 265         return 0;
 266
 267 err_below_mappable:
 268         vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[0]);
 269 err_upon_unmappable:
 270         vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[3]);
 271 err_upon_mappable:
 272         vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[2]);
 273 err:
 274         DRM_ERROR("VGT balloon fail\n");
 275         return ret;
 276 }