Quelle  i915_gem_evict.c   Sprache: C

/*
 * Copyright © 2008-2010 Intel Corporation
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
 * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
 * to deal in the Software without restriction, including without limitation
 * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
 * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
 * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice (including the next
 * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
 * Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
 * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
 * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
 * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
 * IN THE SOFTWARE.
 *
 * Authors:
 *    Eric Anholt <eric@anholt.net>
 *    Chris Wilson <chris@chris-wilson.co.uuk>
 *
 */

#include "gem/i915_gem_context.h"
#include "gt/intel_gt.h"
#include "gt/intel_gt_requests.h"

#include "i915_drv.h"
#include "i915_gem_evict.h"
#include "i915_trace.h"

I915_SELFTEST_DECLARE(static struct igt_evict_ctl {
 bool fail_if_busy:1;
} igt_evict_ctl;)

static bool dying_vma(struct i915_vma *vma)
{
 return !kref_read(&vma->obj->base.refcount);
}

static int ggtt_flush(struct i915_address_space *vm)
{
 struct i915_ggtt *ggtt = i915_vm_to_ggtt(vm);
 struct intel_gt *gt;
 int ret = 0;

 list_for_each_entry(gt, &ggtt->gt_list, ggtt_link) {
  /*
   * Not everything in the GGTT is tracked via vma (otherwise we
   * could evict as required with minimal stalling) so we are forced
   * to idle the GPU and explicitly retire outstanding requests in
   * the hopes that we can then remove contexts and the like only
   * bound by their active reference.
 */
  ret = intel_gt_wait_for_idle(gt, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
  if (ret)
   return ret;
 }
 return ret;
}

static bool grab_vma(struct i915_vma *vma, struct i915_gem_ww_ctx *ww)
{
 /*
  * We add the extra refcount so the object doesn't drop to zero until
  * after ungrab_vma(), this way trylock is always paired with unlock.
 */
 if (i915_gem_object_get_rcu(vma->obj)) {
  if (!i915_gem_object_trylock(vma->obj, ww)) {
   i915_gem_object_put(vma->obj);
   return false;
  }
 } else {
  /* Dead objects don't need pins */
  atomic_and(~I915_VMA_PIN_MASK, &vma->flags);
 }

 return true;
}

static void ungrab_vma(struct i915_vma *vma)
{
 if (dying_vma(vma))
  return;

 i915_gem_object_unlock(vma->obj);
 i915_gem_object_put(vma->obj);
}

static bool
mark_free(struct drm_mm_scan *scan,
   struct i915_gem_ww_ctx *ww,
   struct i915_vma *vma,
   unsigned int flags,
   struct list_head *unwind)
{
 if (i915_vma_is_pinned(vma))
  return false;

 if (!grab_vma(vma, ww))
  return false;

 list_add(&vma->evict_link, unwind);
 return drm_mm_scan_add_block(scan, &vma->node);
}

static bool defer_evict(struct i915_vma *vma)
{
 if (i915_vma_is_active(vma))
  return true;

 if (i915_vma_is_scanout(vma))
  return true;

 return false;
}

/**
 * i915_gem_evict_something - Evict vmas to make room for binding a new one
 * @vm: address space to evict from
 * @ww: An optional struct i915_gem_ww_ctx.
 * @min_size: size of the desired free space
 * @alignment: alignment constraint of the desired free space
 * @color: color for the desired space
 * @start: start (inclusive) of the range from which to evict objects
 * @end: end (exclusive) of the range from which to evict objects
 * @flags: additional flags to control the eviction algorithm
 *
 * This function will try to evict vmas until a free space satisfying the
 * requirements is found. Callers must check first whether any such hole exists
 * already before calling this function.
 *
 * This function is used by the object/vma binding code.
 *
 * Since this function is only used to free up virtual address space it only
 * ignores pinned vmas, and not object where the backing storage itself is
 * pinned. Hence obj->pages_pin_count does not protect against eviction.
 *
 * To clarify: This is for freeing up virtual address space, not for freeing
 * memory in e.g. the shrinker.
 */
int
i915_gem_evict_something(struct i915_address_space *vm,
    struct i915_gem_ww_ctx *ww,
    u64 min_size, u64 alignment,
    unsigned long color,
    u64 start, u64 end,
    unsigned flags)
{
 struct drm_mm_scan scan;
 struct list_head eviction_list;
 struct i915_vma *vma, *next;
 struct drm_mm_node *node;
 enum drm_mm_insert_mode mode;
 struct i915_vma *active;
 struct intel_gt *gt;
 int ret;

 lockdep_assert_held(&vm->mutex);
 trace_i915_gem_evict(vm, min_size, alignment, flags);

 /*
  * The goal is to evict objects and amalgamate space in rough LRU order.
  * Since both active and inactive objects reside on the same list,
  * in a mix of creation and last scanned order, as we process the list
  * we sort it into inactive/active, which keeps the active portion
  * in a rough MRU order.
  *
  * The retirement sequence is thus:
  *   1. Inactive objects (already retired, random order)
  *   2. Active objects (will stall on unbinding, oldest scanned first)
 */
 mode = DRM_MM_INSERT_BEST;
 if (flags & PIN_HIGH)
  mode = DRM_MM_INSERT_HIGH;
 if (flags & PIN_MAPPABLE)
  mode = DRM_MM_INSERT_LOW;
 drm_mm_scan_init_with_range(&scan, &vm->mm,
        min_size, alignment, color,
        start, end, mode);

 if (i915_is_ggtt(vm)) {
  struct i915_ggtt *ggtt = i915_vm_to_ggtt(vm);

  list_for_each_entry(gt, &ggtt->gt_list, ggtt_link)
   intel_gt_retire_requests(gt);
 } else {
  intel_gt_retire_requests(vm->gt);
 }

search_again:
 active = NULL;
 INIT_LIST_HEAD(&eviction_list);
 list_for_each_entry_safe(vma, next, &vm->bound_list, vm_link) {
  if (vma == active) { /* now seen this vma twice */
   if (flags & PIN_NONBLOCK)
    break;

   active = ERR_PTR(-EAGAIN);
  }

  /*
   * We keep this list in a rough least-recently scanned order
   * of active elements (inactive elements are cheap to reap).
   * New entries are added to the end, and we move anything we
   * scan to the end. The assumption is that the working set
   * of applications is either steady state (and thanks to the
   * userspace bo cache it almost always is) or volatile and
   * frequently replaced after a frame, which are self-evicting!
   * Given that assumption, the MRU order of the scan list is
   * fairly static, and keeping it in least-recently scan order
   * is suitable.
   *
   * To notice when we complete one full cycle, we record the
   * first active element seen, before moving it to the tail.
 */
  if (active != ERR_PTR(-EAGAIN) && defer_evict(vma)) {
   if (!active)
    active = vma;

   list_move_tail(&vma->vm_link, &vm->bound_list);
   continue;
  }

  if (mark_free(&scan, ww, vma, flags, &eviction_list))
   goto found;
 }

 /* Nothing found, clean up and bail out! */
 list_for_each_entry_safe(vma, next, &eviction_list, evict_link) {
  ret = drm_mm_scan_remove_block(&scan, &vma->node);
  BUG_ON(ret);
  ungrab_vma(vma);
 }

 /*
  * Can we unpin some objects such as idle hw contents,
  * or pending flips? But since only the GGTT has global entries
  * such as scanouts, rinbuffers and contexts, we can skip the
  * purge when inspecting per-process local address spaces.
 */
 if (!i915_is_ggtt(vm) || flags & PIN_NONBLOCK)
  return -ENOSPC;

 /*
  * Not everything in the GGTT is tracked via VMA using
  * i915_vma_move_to_active(), otherwise we could evict as required
  * with minimal stalling. Instead we are forced to idle the GPU and
  * explicitly retire outstanding requests which will then remove
  * the pinning for active objects such as contexts and ring,
  * enabling us to evict them on the next iteration.
  *
  * To ensure that all user contexts are evictable, we perform
  * a switch to the perma-pinned kernel context. This all also gives
  * us a termination condition, when the last retired context is
  * the kernel's there is no more we can evict.
 */
 if (I915_SELFTEST_ONLY(igt_evict_ctl.fail_if_busy))
  return -EBUSY;

 ret = ggtt_flush(vm);
 if (ret)
  return ret;

 cond_resched();

 flags |= PIN_NONBLOCK;
 goto search_again;

found:
 /* drm_mm doesn't allow any other other operations while
  * scanning, therefore store to-be-evicted objects on a
  * temporary list and take a reference for all before
  * calling unbind (which may remove the active reference
  * of any of our objects, thus corrupting the list).
 */
 list_for_each_entry_safe(vma, next, &eviction_list, evict_link) {
  if (drm_mm_scan_remove_block(&scan, &vma->node)) {
   __i915_vma_pin(vma);
  } else {
   list_del(&vma->evict_link);
   ungrab_vma(vma);
  }
 }

 /* Unbinding will emit any required flushes */
 ret = 0;
 list_for_each_entry_safe(vma, next, &eviction_list, evict_link) {
  __i915_vma_unpin(vma);
  if (ret == 0)
   ret = __i915_vma_unbind(vma);
  ungrab_vma(vma);
 }

 while (ret == 0 && (node = drm_mm_scan_color_evict(&scan))) {
  vma = container_of(node, struct i915_vma, node);

  /* If we find any non-objects (!vma), we cannot evict them */
  if (vma->node.color != I915_COLOR_UNEVICTABLE &&
      grab_vma(vma, ww)) {
   ret = __i915_vma_unbind(vma);
   ungrab_vma(vma);
  } else {
   ret = -ENOSPC;
  }
 }

 return ret;
}

/**
 * i915_gem_evict_for_node - Evict vmas to make room for binding a new one
 * @vm: address space to evict from
 * @ww: An optional struct i915_gem_ww_ctx.
 * @target: range (and color) to evict for
 * @flags: additional flags to control the eviction algorithm
 *
 * This function will try to evict vmas that overlap the target node.
 *
 * To clarify: This is for freeing up virtual address space, not for freeing
 * memory in e.g. the shrinker.
 */
int i915_gem_evict_for_node(struct i915_address_space *vm,
       struct i915_gem_ww_ctx *ww,
       struct drm_mm_node *target,
       unsigned int flags)
{
 LIST_HEAD(eviction_list);
 struct drm_mm_node *node;
 u64 start = target->start;
 u64 end = start + target->size;
 struct i915_vma *vma, *next;
 int ret = 0;

 lockdep_assert_held(&vm->mutex);
 GEM_BUG_ON(!IS_ALIGNED(start, I915_GTT_PAGE_SIZE));
 GEM_BUG_ON(!IS_ALIGNED(end, I915_GTT_PAGE_SIZE));

 trace_i915_gem_evict_node(vm, target, flags);

 /*
  * Retire before we search the active list. Although we have
  * reasonable accuracy in our retirement lists, we may have
  * a stray pin (preventing eviction) that can only be resolved by
  * retiring.
 */
 if (i915_is_ggtt(vm)) {
  struct i915_ggtt *ggtt = i915_vm_to_ggtt(vm);
  struct intel_gt *gt;

  list_for_each_entry(gt, &ggtt->gt_list, ggtt_link)
   intel_gt_retire_requests(gt);
 } else {
  intel_gt_retire_requests(vm->gt);
 }

 if (i915_vm_has_cache_coloring(vm)) {
  /* Expand search to cover neighbouring guard pages (or lack!) */
  if (start)
   start -= I915_GTT_PAGE_SIZE;

  /* Always look at the page afterwards to avoid the end-of-GTT */
  end += I915_GTT_PAGE_SIZE;
 }
 GEM_BUG_ON(start >= end);

 drm_mm_for_each_node_in_range(node, &vm->mm, start, end) {
  /* If we find any non-objects (!vma), we cannot evict them */
  if (node->color == I915_COLOR_UNEVICTABLE) {
   ret = -ENOSPC;
   break;
  }

  GEM_BUG_ON(!drm_mm_node_allocated(node));
  vma = container_of(node, typeof(*vma), node);

  /*
   * If we are using coloring to insert guard pages between
   * different cache domains within the address space, we have
   * to check whether the objects on either side of our range
   * abutt and conflict. If they are in conflict, then we evict
   * those as well to make room for our guard pages.
 */
  if (i915_vm_has_cache_coloring(vm)) {
   if (node->start + node->size == target->start) {
    if (node->color == target->color)
     continue;
   }
   if (node->start == target->start + target->size) {
    if (node->color == target->color)
     continue;
   }
  }

  if (i915_vma_is_pinned(vma)) {
   ret = -ENOSPC;
   break;
  }

  if (flags & PIN_NONBLOCK && i915_vma_is_active(vma)) {
   ret = -ENOSPC;
   break;
  }

  if (!grab_vma(vma, ww)) {
   ret = -ENOSPC;
   break;
  }

  /*
   * Never show fear in the face of dragons!
   *
   * We cannot directly remove this node from within this
   * iterator and as with i915_gem_evict_something() we employ
   * the vma pin_count in order to prevent the action of
   * unbinding one vma from freeing (by dropping its active
   * reference) another in our eviction list.
 */
  __i915_vma_pin(vma);
  list_add(&vma->evict_link, &eviction_list);
 }

 list_for_each_entry_safe(vma, next, &eviction_list, evict_link) {
  __i915_vma_unpin(vma);
  if (ret == 0)
   ret = __i915_vma_unbind(vma);

  ungrab_vma(vma);
 }

 return ret;
}

/**
 * i915_gem_evict_vm - Evict all idle vmas from a vm
 * @vm: Address space to cleanse
 * @ww: An optional struct i915_gem_ww_ctx. If not NULL, i915_gem_evict_vm
 * will be able to evict vma's locked by the ww as well.
 * @busy_bo: Optional pointer to struct drm_i915_gem_object. If not NULL, then
 * in the event i915_gem_evict_vm() is unable to trylock an object for eviction,
 * then @busy_bo will point to it. -EBUSY is also returned. The caller must drop
 * the vm->mutex, before trying again to acquire the contended lock. The caller
 * also owns a reference to the object.
 *
 * This function evicts all vmas from a vm.
 *
 * This is used by the execbuf code as a last-ditch effort to defragment the
 * address space.
 *
 * To clarify: This is for freeing up virtual address space, not for freeing
 * memory in e.g. the shrinker.
 */
int i915_gem_evict_vm(struct i915_address_space *vm, struct i915_gem_ww_ctx *ww,
        struct drm_i915_gem_object **busy_bo)
{
 int ret = 0;

 lockdep_assert_held(&vm->mutex);
 trace_i915_gem_evict_vm(vm);

 /* Switch back to the default context in order to unpin
  * the existing context objects. However, such objects only
  * pin themselves inside the global GTT and performing the
  * switch otherwise is ineffective.
 */
 if (i915_is_ggtt(vm)) {
  ret = ggtt_flush(vm);
  if (ret)
   return ret;
 }

 do {
  struct i915_vma *vma, *vn;
  LIST_HEAD(eviction_list);
  LIST_HEAD(locked_eviction_list);

  list_for_each_entry(vma, &vm->bound_list, vm_link) {
   if (i915_vma_is_pinned(vma))
    continue;

   /*
    * If we already own the lock, trylock fails. In case
    * the resv is shared among multiple objects, we still
    * need the object ref.
 */
   if (!i915_gem_object_get_rcu(vma->obj) ||
       (ww && (dma_resv_locking_ctx(vma->obj->base.resv) == &ww->ctx))) {
    __i915_vma_pin(vma);
    list_add(&vma->evict_link, &locked_eviction_list);
    continue;
   }

   if (!i915_gem_object_trylock(vma->obj, ww)) {
    if (busy_bo) {
     *busy_bo = vma->obj; /* holds ref */
     ret = -EBUSY;
     break;
    }
    i915_gem_object_put(vma->obj);
    continue;
   }

   __i915_vma_pin(vma);
   list_add(&vma->evict_link, &eviction_list);
  }
  if (list_empty(&eviction_list) && list_empty(&locked_eviction_list))
   break;

  /* Unbind locked objects first, before unlocking the eviction_list */
  list_for_each_entry_safe(vma, vn, &locked_eviction_list, evict_link) {
   __i915_vma_unpin(vma);

   if (ret == 0) {
    ret = __i915_vma_unbind(vma);
    if (ret != -EINTR) /* "Get me out of here!" */
     ret = 0;
   }
   if (!dying_vma(vma))
    i915_gem_object_put(vma->obj);
  }

  list_for_each_entry_safe(vma, vn, &eviction_list, evict_link) {
   __i915_vma_unpin(vma);
   if (ret == 0) {
    ret = __i915_vma_unbind(vma);
    if (ret != -EINTR) /* "Get me out of here!" */
     ret = 0;
   }

   i915_gem_object_unlock(vma->obj);
   i915_gem_object_put(vma->obj);
  }
 } while (ret == 0);

 return ret;
}

#if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_I915_SELFTEST)
#include "selftests/i915_gem_evict.c"
#endif