Home | History | Annotate | Line # | Download | only in selftests
      1 /*	$NetBSD: i915_gem_coherency.c,v 1.2 2021/12/18 23:45:30 riastradh Exp $	*/
      2 
      3 /*
      4  * SPDX-License-Identifier: MIT
      5  *
      6  * Copyright  2017 Intel Corporation
      7  */
      8 
      9 #include <sys/cdefs.h>
     10 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: i915_gem_coherency.c,v 1.2 2021/12/18 23:45:30 riastradh Exp $");
     11 
     12 #include <linux/prime_numbers.h>
     13 
     14 #include "gt/intel_engine_pm.h"
     15 #include "gt/intel_gt.h"
     16 #include "gt/intel_gt_pm.h"
     17 #include "gt/intel_ring.h"
     18 
     19 #include "i915_selftest.h"
     20 #include "selftests/i915_random.h"
     21 
     22 struct context {
     23 	struct drm_i915_gem_object *obj;
     24 	struct intel_engine_cs *engine;
     25 };
     26 
     27 static int cpu_set(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 v)
     28 {
     29 	unsigned int needs_clflush;
     30 	struct page *page;
     31 	void *map;
     32 	u32 *cpu;
     33 	int err;
     34 
     35 	err = i915_gem_object_prepare_write(ctx->obj, &needs_clflush);
     36 	if (err)
     37 		return err;
     38 
     39 	page = i915_gem_object_get_page(ctx->obj, offset >> PAGE_SHIFT);
     40 	map = kmap_atomic(page);
     41 	cpu = map + offset_in_page(offset);
     42 
     43 	if (needs_clflush & CLFLUSH_BEFORE)
     44 		drm_clflush_virt_range(cpu, sizeof(*cpu));
     45 
     46 	*cpu = v;
     47 
     48 	if (needs_clflush & CLFLUSH_AFTER)
     49 		drm_clflush_virt_range(cpu, sizeof(*cpu));
     50 
     51 	kunmap_atomic(map);
     52 	i915_gem_object_finish_access(ctx->obj);
     53 
     54 	return 0;
     55 }
     56 
     57 static int cpu_get(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 *v)
     58 {
     59 	unsigned int needs_clflush;
     60 	struct page *page;
     61 	void *map;
     62 	u32 *cpu;
     63 	int err;
     64 
     65 	err = i915_gem_object_prepare_read(ctx->obj, &needs_clflush);
     66 	if (err)
     67 		return err;
     68 
     69 	page = i915_gem_object_get_page(ctx->obj, offset >> PAGE_SHIFT);
     70 	map = kmap_atomic(page);
     71 	cpu = map + offset_in_page(offset);
     72 
     73 	if (needs_clflush & CLFLUSH_BEFORE)
     74 		drm_clflush_virt_range(cpu, sizeof(*cpu));
     75 
     76 	*v = *cpu;
     77 
     78 	kunmap_atomic(map);
     79 	i915_gem_object_finish_access(ctx->obj);
     80 
     81 	return 0;
     82 }
     83 
     84 static int gtt_set(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 v)
     85 {
     86 	struct i915_vma *vma;
     87 	u32 __iomem *map;
     88 	int err = 0;
     89 
     90 	i915_gem_object_lock(ctx->obj);
     91 	err = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(ctx->obj, true);
     92 	i915_gem_object_unlock(ctx->obj);
     93 	if (err)
     94 		return err;
     95 
     96 	vma = i915_gem_object_ggtt_pin(ctx->obj, NULL, 0, 0, PIN_MAPPABLE);
     97 	if (IS_ERR(vma))
     98 		return PTR_ERR(vma);
     99 
    100 	intel_gt_pm_get(vma->vm->gt);
    101 
    102 	map = i915_vma_pin_iomap(vma);
    103 	i915_vma_unpin(vma);
    104 	if (IS_ERR(map)) {
    105 		err = PTR_ERR(map);
    106 		goto out_rpm;
    107 	}
    108 
    109 	iowrite32(v, &map[offset / sizeof(*map)]);
    110 	i915_vma_unpin_iomap(vma);
    111 
    112 out_rpm:
    113 	intel_gt_pm_put(vma->vm->gt);
    114 	return err;
    115 }
    116 
    117 static int gtt_get(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 *v)
    118 {
    119 	struct i915_vma *vma;
    120 	u32 __iomem *map;
    121 	int err = 0;
    122 
    123 	i915_gem_object_lock(ctx->obj);
    124 	err = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(ctx->obj, false);
    125 	i915_gem_object_unlock(ctx->obj);
    126 	if (err)
    127 		return err;
    128 
    129 	vma = i915_gem_object_ggtt_pin(ctx->obj, NULL, 0, 0, PIN_MAPPABLE);
    130 	if (IS_ERR(vma))
    131 		return PTR_ERR(vma);
    132 
    133 	intel_gt_pm_get(vma->vm->gt);
    134 
    135 	map = i915_vma_pin_iomap(vma);
    136 	i915_vma_unpin(vma);
    137 	if (IS_ERR(map)) {
    138 		err = PTR_ERR(map);
    139 		goto out_rpm;
    140 	}
    141 
    142 	*v = ioread32(&map[offset / sizeof(*map)]);
    143 	i915_vma_unpin_iomap(vma);
    144 
    145 out_rpm:
    146 	intel_gt_pm_put(vma->vm->gt);
    147 	return err;
    148 }
    149 
    150 static int wc_set(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 v)
    151 {
    152 	u32 *map;
    153 	int err;
    154 
    155 	i915_gem_object_lock(ctx->obj);
    156 	err = i915_gem_object_set_to_wc_domain(ctx->obj, true);
    157 	i915_gem_object_unlock(ctx->obj);
    158 	if (err)
    159 		return err;
    160 
    161 	map = i915_gem_object_pin_map(ctx->obj, I915_MAP_WC);
    162 	if (IS_ERR(map))
    163 		return PTR_ERR(map);
    164 
    165 	map[offset / sizeof(*map)] = v;
    166 	i915_gem_object_unpin_map(ctx->obj);
    167 
    168 	return 0;
    169 }
    170 
    171 static int wc_get(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 *v)
    172 {
    173 	u32 *map;
    174 	int err;
    175 
    176 	i915_gem_object_lock(ctx->obj);
    177 	err = i915_gem_object_set_to_wc_domain(ctx->obj, false);
    178 	i915_gem_object_unlock(ctx->obj);
    179 	if (err)
    180 		return err;
    181 
    182 	map = i915_gem_object_pin_map(ctx->obj, I915_MAP_WC);
    183 	if (IS_ERR(map))
    184 		return PTR_ERR(map);
    185 
    186 	*v = map[offset / sizeof(*map)];
    187 	i915_gem_object_unpin_map(ctx->obj);
    188 
    189 	return 0;
    190 }
    191 
    192 static int gpu_set(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 v)
    193 {
    194 	struct i915_request *rq;
    195 	struct i915_vma *vma;
    196 	u32 *cs;
    197 	int err;
    198 
    199 	i915_gem_object_lock(ctx->obj);
    200 	err = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(ctx->obj, true);
    201 	i915_gem_object_unlock(ctx->obj);
    202 	if (err)
    203 		return err;
    204 
    205 	vma = i915_gem_object_ggtt_pin(ctx->obj, NULL, 0, 0, 0);
    206 	if (IS_ERR(vma))
    207 		return PTR_ERR(vma);
    208 
    209 	rq = intel_engine_create_kernel_request(ctx->engine);
    210 	if (IS_ERR(rq)) {
    211 		i915_vma_unpin(vma);
    212 		return PTR_ERR(rq);
    213 	}
    214 
    215 	cs = intel_ring_begin(rq, 4);
    216 	if (IS_ERR(cs)) {
    217 		i915_request_add(rq);
    218 		i915_vma_unpin(vma);
    219 		return PTR_ERR(cs);
    220 	}
    221 
    222 	if (INTEL_GEN(ctx->engine->i915) >= 8) {
    223 		*cs++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4 | 1 << 22;
    224 		*cs++ = lower_32_bits(i915_ggtt_offset(vma) + offset);
    225 		*cs++ = upper_32_bits(i915_ggtt_offset(vma) + offset);
    226 		*cs++ = v;
    227 	} else if (INTEL_GEN(ctx->engine->i915) >= 4) {
    228 		*cs++ = MI_STORE_DWORD_IMM_GEN4 | MI_USE_GGTT;
    229 		*cs++ = 0;
    230 		*cs++ = i915_ggtt_offset(vma) + offset;
    231 		*cs++ = v;
    232 	} else {
    233 		*cs++ = MI_STORE_DWORD_IMM | MI_MEM_VIRTUAL;
    234 		*cs++ = i915_ggtt_offset(vma) + offset;
    235 		*cs++ = v;
    236 		*cs++ = MI_NOOP;
    237 	}
    238 	intel_ring_advance(rq, cs);
    239 
    240 	i915_vma_lock(vma);
    241 	err = i915_request_await_object(rq, vma->obj, true);
    242 	if (err == 0)
    243 		err = i915_vma_move_to_active(vma, rq, EXEC_OBJECT_WRITE);
    244 	i915_vma_unlock(vma);
    245 	i915_vma_unpin(vma);
    246 
    247 	i915_request_add(rq);
    248 
    249 	return err;
    250 }
    251 
    252 static bool always_valid(struct context *ctx)
    253 {
    254 	return true;
    255 }
    256 
    257 static bool needs_fence_registers(struct context *ctx)
    258 {
    259 	struct intel_gt *gt = ctx->engine->gt;
    260 
    261 	if (intel_gt_is_wedged(gt))
    262 		return false;
    263 
    264 	return gt->ggtt->num_fences;
    265 }
    266 
    267 static bool needs_mi_store_dword(struct context *ctx)
    268 {
    269 	if (intel_gt_is_wedged(ctx->engine->gt))
    270 		return false;
    271 
    272 	return intel_engine_can_store_dword(ctx->engine);
    273 }
    274 
    275 static const struct igt_coherency_mode {
    276 	const char *name;
    277 	int (*set)(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 v);
    278 	int (*get)(struct context *ctx, unsigned long offset, u32 *v);
    279 	bool (*valid)(struct context *ctx);
    280 } igt_coherency_mode[] = {
    281 	{ "cpu", cpu_set, cpu_get, always_valid },
    282 	{ "gtt", gtt_set, gtt_get, needs_fence_registers },
    283 	{ "wc", wc_set, wc_get, always_valid },
    284 	{ "gpu", gpu_set, NULL, needs_mi_store_dword },
    285 	{ },
    286 };
    287 
    288 static struct intel_engine_cs *
    289 random_engine(struct drm_i915_private *i915, struct rnd_state *prng)
    290 {
    291 	struct intel_engine_cs *engine;
    292 	unsigned int count;
    293 
    294 	count = 0;
    295 	for_each_uabi_engine(engine, i915)
    296 		count++;
    297 
    298 	count = i915_prandom_u32_max_state(count, prng);
    299 	for_each_uabi_engine(engine, i915)
    300 		if (count-- == 0)
    301 			return engine;
    302 
    303 	return NULL;
    304 }
    305 
    306 static int igt_gem_coherency(void *arg)
    307 {
    308 	const unsigned int ncachelines = PAGE_SIZE/64;
    309 	struct drm_i915_private *i915 = arg;
    310 	const struct igt_coherency_mode *read, *write, *over;
    311 	unsigned long count, n;
    312 	u32 *offsets, *values;
    313 	I915_RND_STATE(prng);
    314 	struct context ctx;
    315 	int err = 0;
    316 
    317 	/*
    318 	 * We repeatedly write, overwrite and read from a sequence of
    319 	 * cachelines in order to try and detect incoherency (unflushed writes
    320 	 * from either the CPU or GPU). Each setter/getter uses our cache
    321 	 * domain API which should prevent incoherency.
    322 	 */
    323 
    324 	offsets = kmalloc_array(ncachelines, 2*sizeof(u32), GFP_KERNEL);
    325 	if (!offsets)
    326 		return -ENOMEM;
    327 	for (count = 0; count < ncachelines; count++)
    328 		offsets[count] = count * 64 + 4 * (count % 16);
    329 
    330 	values = offsets + ncachelines;
    331 
    332 	ctx.engine = random_engine(i915, &prng);
    333 	if (!ctx.engine) {
    334 		err = -ENODEV;
    335 		goto out_free;
    336 	}
    337 	pr_info("%s: using %s\n", __func__, ctx.engine->name);
    338 	intel_engine_pm_get(ctx.engine);
    339 
    340 	for (over = igt_coherency_mode; over->name; over++) {
    341 		if (!over->set)
    342 			continue;
    343 
    344 		if (!over->valid(&ctx))
    345 			continue;
    346 
    347 		for (write = igt_coherency_mode; write->name; write++) {
    348 			if (!write->set)
    349 				continue;
    350 
    351 			if (!write->valid(&ctx))
    352 				continue;
    353 
    354 			for (read = igt_coherency_mode; read->name; read++) {
    355 				if (!read->get)
    356 					continue;
    357 
    358 				if (!read->valid(&ctx))
    359 					continue;
    360 
    361 				for_each_prime_number_from(count, 1, ncachelines) {
    362 					ctx.obj = i915_gem_object_create_internal(i915, PAGE_SIZE);
    363 					if (IS_ERR(ctx.obj)) {
    364 						err = PTR_ERR(ctx.obj);
    365 						goto out_pm;
    366 					}
    367 
    368 					i915_random_reorder(offsets, ncachelines, &prng);
    369 					for (n = 0; n < count; n++)
    370 						values[n] = prandom_u32_state(&prng);
    371 
    372 					for (n = 0; n < count; n++) {
    373 						err = over->set(&ctx, offsets[n], ~values[n]);
    374 						if (err) {
    375 							pr_err("Failed to set stale value[%ld/%ld] in object using %s, err=%d\n",
    376 							       n, count, over->name, err);
    377 							goto put_object;
    378 						}
    379 					}
    380 
    381 					for (n = 0; n < count; n++) {
    382 						err = write->set(&ctx, offsets[n], values[n]);
    383 						if (err) {
    384 							pr_err("Failed to set value[%ld/%ld] in object using %s, err=%d\n",
    385 							       n, count, write->name, err);
    386 							goto put_object;
    387 						}
    388 					}
    389 
    390 					for (n = 0; n < count; n++) {
    391 						u32 found;
    392 
    393 						err = read->get(&ctx, offsets[n], &found);
    394 						if (err) {
    395 							pr_err("Failed to get value[%ld/%ld] in object using %s, err=%d\n",
    396 							       n, count, read->name, err);
    397 							goto put_object;
    398 						}
    399 
    400 						if (found != values[n]) {
    401 							pr_err("Value[%ld/%ld] mismatch, (overwrite with %s) wrote [%s] %x read [%s] %x (inverse %x), at offset %x\n",
    402 							       n, count, over->name,
    403 							       write->name, values[n],
    404 							       read->name, found,
    405 							       ~values[n], offsets[n]);
    406 							err = -EINVAL;
    407 							goto put_object;
    408 						}
    409 					}
    410 
    411 					i915_gem_object_put(ctx.obj);
    412 				}
    413 			}
    414 		}
    415 	}
    416 out_pm:
    417 	intel_engine_pm_put(ctx.engine);
    418 out_free:
    419 	kfree(offsets);
    420 	return err;
    421 
    422 put_object:
    423 	i915_gem_object_put(ctx.obj);
    424 	goto out_pm;
    425 }
    426 
    427 int i915_gem_coherency_live_selftests(struct drm_i915_private *i915)
    428 {
    429 	static const struct i915_subtest tests[] = {
    430 		SUBTEST(igt_gem_coherency),
    431 	};
    432 
    433 	return i915_subtests(tests, i915);
    434 }
    435