Quelle  i915_vgpu.c   Sprache: C

/*
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 * SOFTWARE.
 */

#include "i915_drv.h"
#include "i915_pvinfo.h"
#include "i915_vgpu.h"

/**
 * DOC: Intel GVT-g guest support
 *
 * Intel GVT-g is a graphics virtualization technology which shares the
 * GPU among multiple virtual machines on a time-sharing basis. Each
 * virtual machine is presented a virtual GPU (vGPU), which has equivalent
 * features as the underlying physical GPU (pGPU), so i915 driver can run
 * seamlessly in a virtual machine. This file provides vGPU specific
 * optimizations when running in a virtual machine, to reduce the complexity
 * of vGPU emulation and to improve the overall performance.
 *
 * A primary function introduced here is so-called "address space ballooning"
 * technique. Intel GVT-g partitions global graphics memory among multiple VMs,
 * so each VM can directly access a portion of the memory without hypervisor's
 * intervention, e.g. filling textures or queuing commands. However with the
 * partitioning an unmodified i915 driver would assume a smaller graphics
 * memory starting from address ZERO, then requires vGPU emulation module to
 * translate the graphics address between 'guest view' and 'host view', for
 * all registers and command opcodes which contain a graphics memory address.
 * To reduce the complexity, Intel GVT-g introduces "address space ballooning",
 * by telling the exact partitioning knowledge to each guest i915 driver, which
 * then reserves and prevents non-allocated portions from allocation. Thus vGPU
 * emulation module only needs to scan and validate graphics addresses without
 * complexity of address translation.
 *
 */

/**
 * intel_vgpu_detect - detect virtual GPU
 * @dev_priv: i915 device private
 *
 * This function is called at the initialization stage, to detect whether
 * running on a vGPU.
 */
void intel_vgpu_detect(struct drm_i915_private *dev_priv)
{
 struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev_priv->drm.dev);
 u64 magic;
 u16 version_major;
 void __iomem *shared_area;

 BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vgt_if) != VGT_PVINFO_SIZE);

 /*
  * This is called before we setup the main MMIO BAR mappings used via
  * the uncore structure, so we need to access the BAR directly. Since
  * we do not support VGT on older gens, return early so we don't have
  * to consider differently numbered or sized MMIO bars
 */
 if (GRAPHICS_VER(dev_priv) < 6)
  return;

 shared_area = pci_iomap_range(pdev, 0, VGT_PVINFO_PAGE, VGT_PVINFO_SIZE);
 if (!shared_area) {
  drm_err(&dev_priv->drm,
   "failed to map MMIO bar to check for VGT\n");
  return;
 }

 magic = readq(shared_area + vgtif_offset(magic));
 if (magic != VGT_MAGIC)
  goto out;

 version_major = readw(shared_area + vgtif_offset(version_major));
 if (version_major < VGT_VERSION_MAJOR) {
  drm_info(&dev_priv->drm, "VGT interface version mismatch!\n");
  goto out;
 }

 dev_priv->vgpu.caps = readl(shared_area + vgtif_offset(vgt_caps));

 dev_priv->vgpu.active = true;
 mutex_init(&dev_priv->vgpu.lock);
 drm_info(&dev_priv->drm, "Virtual GPU for Intel GVT-g detected.\n");

out:
 pci_iounmap(pdev, shared_area);
}

void intel_vgpu_register(struct drm_i915_private *i915)
{
 /*
  * Notify a valid surface after modesetting, when running inside a VM.
 */
 if (intel_vgpu_active(i915))
  intel_uncore_write(&i915->uncore, vgtif_reg(display_ready),
       VGT_DRV_DISPLAY_READY);
}

bool intel_vgpu_active(struct drm_i915_private *dev_priv)
{
 return dev_priv->vgpu.active;
}

bool intel_vgpu_has_full_ppgtt(struct drm_i915_private *dev_priv)
{
 return dev_priv->vgpu.caps & VGT_CAPS_FULL_PPGTT;
}

bool intel_vgpu_has_hwsp_emulation(struct drm_i915_private *dev_priv)
{
 return dev_priv->vgpu.caps & VGT_CAPS_HWSP_EMULATION;
}

bool intel_vgpu_has_huge_gtt(struct drm_i915_private *dev_priv)
{
 return dev_priv->vgpu.caps & VGT_CAPS_HUGE_GTT;
}

struct _balloon_info_ {
 /*
  * There are up to 2 regions per mappable/unmappable graphic
  * memory that might be ballooned. Here, index 0/1 is for mappable
  * graphic memory, 2/3 for unmappable graphic memory.
 */
 struct drm_mm_node space[4];
};

static struct _balloon_info_ bl_info;

static void vgt_deballoon_space(struct i915_ggtt *ggtt,
    struct drm_mm_node *node)
{
 struct drm_i915_private *dev_priv = ggtt->vm.i915;
 if (!drm_mm_node_allocated(node))
  return;

 drm_dbg(&dev_priv->drm,
  "deballoon space: range [0x%llx - 0x%llx] %llu KiB.\n",
  node->start,
  node->start + node->size,
  node->size / 1024);

 ggtt->vm.reserved -= node->size;
 drm_mm_remove_node(node);
}

/**
 * intel_vgt_deballoon - deballoon reserved graphics address trunks
 * @ggtt: the global GGTT from which we reserved earlier
 *
 * This function is called to deallocate the ballooned-out graphic memory, when
 * driver is unloaded or when ballooning fails.
 */
void intel_vgt_deballoon(struct i915_ggtt *ggtt)
{
 struct drm_i915_private *dev_priv = ggtt->vm.i915;
 int i;

 if (!intel_vgpu_active(ggtt->vm.i915))
  return;

 drm_dbg(&dev_priv->drm, "VGT deballoon.\n");

 for (i = 0; i < 4; i++)
  vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[i]);
}

static int vgt_balloon_space(struct i915_ggtt *ggtt,
        struct drm_mm_node *node,
        unsigned long start, unsigned long end)
{
 struct drm_i915_private *dev_priv = ggtt->vm.i915;
 unsigned long size = end - start;
 int ret;

 if (start >= end)
  return -EINVAL;

 drm_info(&dev_priv->drm,
   "balloon space: range [ 0x%lx - 0x%lx ] %lu KiB.\n",
   start, end, size / 1024);
 ret = i915_gem_gtt_reserve(&ggtt->vm, NULL, node,
       size, start, I915_COLOR_UNEVICTABLE,
       0);
 if (!ret)
  ggtt->vm.reserved += size;

 return ret;
}

/**
 * intel_vgt_balloon - balloon out reserved graphics address trunks
 * @ggtt: the global GGTT from which to reserve
 *
 * This function is called at the initialization stage, to balloon out the
 * graphic address space allocated to other vGPUs, by marking these spaces as
 * reserved. The ballooning related knowledge(starting address and size of
 * the mappable/unmappable graphic memory) is described in the vgt_if structure
 * in a reserved mmio range.
 *
 * To give an example, the drawing below depicts one typical scenario after
 * ballooning. Here the vGPU1 has 2 pieces of graphic address spaces ballooned
 * out each for the mappable and the non-mappable part. From the vGPU1 point of
 * view, the total size is the same as the physical one, with the start address
 * of its graphic space being zero. Yet there are some portions ballooned out(
 * the shadow part, which are marked as reserved by drm allocator). From the
 * host point of view, the graphic address space is partitioned by multiple
 * vGPUs in different VMs. ::
 *
 *                         vGPU1 view         Host view
 *              0 ------> +-----------+     +-----------+
 *                ^       |###########|     |   vGPU3   |
 *                |       |###########|     +-----------+
 *                |       |###########|     |   vGPU2   |
 *                |       +-----------+     +-----------+
 *         mappable GM    | available | ==> |   vGPU1   |
 *                |       +-----------+     +-----------+
 *                |       |###########|     |           |
 *                v       |###########|     |   Host    |
 *                +=======+===========+     +===========+
 *                ^       |###########|     |   vGPU3   |
 *                |       |###########|     +-----------+
 *                |       |###########|     |   vGPU2   |
 *                |       +-----------+     +-----------+
 *       unmappable GM    | available | ==> |   vGPU1   |
 *                |       +-----------+     +-----------+
 *                |       |###########|     |           |
 *                |       |###########|     |   Host    |
 *                v       |###########|     |           |
 *  total GM size ------> +-----------+     +-----------+
 *
 * Returns:
 * zero on success, non-zero if configuration invalid or ballooning failed
 */
int intel_vgt_balloon(struct i915_ggtt *ggtt)
{
 struct drm_i915_private *dev_priv = ggtt->vm.i915;
 struct intel_uncore *uncore = &dev_priv->uncore;
 unsigned long ggtt_end = ggtt->vm.total;

 unsigned long mappable_base, mappable_size, mappable_end;
 unsigned long unmappable_base, unmappable_size, unmappable_end;
 int ret;

 if (!intel_vgpu_active(ggtt->vm.i915))
  return 0;

 mappable_base =
   intel_uncore_read(uncore, vgtif_reg(avail_rs.mappable_gmadr.base));
 mappable_size =
   intel_uncore_read(uncore, vgtif_reg(avail_rs.mappable_gmadr.size));
 unmappable_base =
   intel_uncore_read(uncore, vgtif_reg(avail_rs.nonmappable_gmadr.base));
 unmappable_size =
   intel_uncore_read(uncore, vgtif_reg(avail_rs.nonmappable_gmadr.size));

 mappable_end = mappable_base + mappable_size;
 unmappable_end = unmappable_base + unmappable_size;

 drm_info(&dev_priv->drm, "VGT ballooning configuration:\n");
 drm_info(&dev_priv->drm,
   "Mappable graphic memory: base 0x%lx size %ldKiB\n",
   mappable_base, mappable_size / 1024);
 drm_info(&dev_priv->drm,
   "Unmappable graphic memory: base 0x%lx size %ldKiB\n",
   unmappable_base, unmappable_size / 1024);

 if (mappable_end > ggtt->mappable_end ||
     unmappable_base < ggtt->mappable_end ||
     unmappable_end > ggtt_end) {
  drm_err(&dev_priv->drm, "Invalid ballooning configuration!\n");
  return -EINVAL;
 }

 /* Unmappable graphic memory ballooning */
 if (unmappable_base > ggtt->mappable_end) {
  ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[2],
     ggtt->mappable_end, unmappable_base);

  if (ret)
   goto err;
 }

 if (unmappable_end < ggtt_end) {
  ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[3],
     unmappable_end, ggtt_end);
  if (ret)
   goto err_upon_mappable;
 }

 /* Mappable graphic memory ballooning */
 if (mappable_base) {
  ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[0],
     0, mappable_base);

  if (ret)
   goto err_upon_unmappable;
 }

 if (mappable_end < ggtt->mappable_end) {
  ret = vgt_balloon_space(ggtt, &bl_info.space[1],
     mappable_end, ggtt->mappable_end);

  if (ret)
   goto err_below_mappable;
 }

 drm_info(&dev_priv->drm, "VGT balloon successfully\n");
 return 0;

err_below_mappable:
 vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[0]);
err_upon_unmappable:
 vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[3]);
err_upon_mappable:
 vgt_deballoon_space(ggtt, &bl_info.space[2]);
err:
 drm_err(&dev_priv->drm, "VGT balloon fail\n");
 return ret;
}