Quelle  mthca_mr.c   Sprache: C

/*
 * Copyright (c) 2004 Topspin Communications.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2005 Mellanox Technologies. All rights reserved.
 *
 * This software is available to you under a choice of one of two
 * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
 * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
 * COPYING in the main directory of this source tree, or the
 * OpenIB.org BSD license below:
 *
 *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
 *     without modification, are permitted provided that the following
 *     conditions are met:
 *
 *      - Redistributions of source code must retain the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer.
 *
 *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer in the documentation and/or other materials
 *        provided with the distribution.
 *
 * 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.
 */

#include <linux/slab.h>
#include <linux/errno.h>

#include "mthca_dev.h"
#include "mthca_cmd.h"
#include "mthca_memfree.h"

struct mthca_mtt {
 struct mthca_buddy *buddy;
 int                 order;
 u32                 first_seg;
};

/*
 * Must be packed because mtt_seg is 64 bits but only aligned to 32 bits.
 */
struct mthca_mpt_entry {
 __be32 flags;
 __be32 page_size;
 __be32 key;
 __be32 pd;
 __be64 start;
 __be64 length;
 __be32 lkey;
 __be32 window_count;
 __be32 window_count_limit;
 __be64 mtt_seg;
 __be32 mtt_sz;  /* Arbel only */
 u32    reserved[2];
} __packed;

#define MTHCA_MPT_FLAG_SW_OWNS       (0xfUL << 28)
#define MTHCA_MPT_FLAG_MIO           (1 << 17)
#define MTHCA_MPT_FLAG_BIND_ENABLE   (1 << 15)
#define MTHCA_MPT_FLAG_PHYSICAL      (1 <<  9)
#define MTHCA_MPT_FLAG_REGION        (1 <<  8)

#define MTHCA_MTT_FLAG_PRESENT       1

#define MTHCA_MPT_STATUS_SW 0xF0
#define MTHCA_MPT_STATUS_HW 0x00

#define SINAI_FMR_KEY_INC 0x1000000

/*
 * Buddy allocator for MTT segments (currently not very efficient
 * since it doesn't keep a free list and just searches linearly
 * through the bitmaps)
 */

static u32 mthca_buddy_alloc(struct mthca_buddy *buddy, int order)
{
 int o;
 int m;
 u32 seg;

 spin_lock(&buddy->lock);

 for (o = order; o <= buddy->max_order; ++o)
  if (buddy->num_free[o]) {
   m = 1 << (buddy->max_order - o);
   seg = find_first_bit(buddy->bits[o], m);
   if (seg < m)
    goto found;
  }

 spin_unlock(&buddy->lock);
 return -1;

 found:
 __clear_bit(seg, buddy->bits[o]);
 --buddy->num_free[o];

 while (o > order) {
  --o;
  seg <<= 1;
  __set_bit(seg ^ 1, buddy->bits[o]);
  ++buddy->num_free[o];
 }

 spin_unlock(&buddy->lock);

 seg <<= order;

 return seg;
}

static void mthca_buddy_free(struct mthca_buddy *buddy, u32 seg, int order)
{
 seg >>= order;

 spin_lock(&buddy->lock);

 while (test_bit(seg ^ 1, buddy->bits[order])) {
  __clear_bit(seg ^ 1, buddy->bits[order]);
  --buddy->num_free[order];
  seg >>= 1;
  ++order;
 }

 __set_bit(seg, buddy->bits[order]);
 ++buddy->num_free[order];

 spin_unlock(&buddy->lock);
}

static int mthca_buddy_init(struct mthca_buddy *buddy, int max_order)
{
 int i;

 buddy->max_order = max_order;
 spin_lock_init(&buddy->lock);

 buddy->bits = kcalloc(buddy->max_order + 1, sizeof(*buddy->bits),
         GFP_KERNEL);
 buddy->num_free = kcalloc((buddy->max_order + 1), sizeof *buddy->num_free,
      GFP_KERNEL);
 if (!buddy->bits || !buddy->num_free)
  goto err_out;

 for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i) {
  buddy->bits[i] = bitmap_zalloc(1 << (buddy->max_order - i),
            GFP_KERNEL);
  if (!buddy->bits[i])
   goto err_out_free;
 }

 __set_bit(0, buddy->bits[buddy->max_order]);
 buddy->num_free[buddy->max_order] = 1;

 return 0;

err_out_free:
 for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i)
  bitmap_free(buddy->bits[i]);

err_out:
 kfree(buddy->bits);
 kfree(buddy->num_free);

 return -ENOMEM;
}

static void mthca_buddy_cleanup(struct mthca_buddy *buddy)
{
 int i;

 for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i)
  bitmap_free(buddy->bits[i]);

 kfree(buddy->bits);
 kfree(buddy->num_free);
}

static u32 mthca_alloc_mtt_range(struct mthca_dev *dev, int order,
     struct mthca_buddy *buddy)
{
 u32 seg = mthca_buddy_alloc(buddy, order);

 if (seg == -1)
  return -1;

 if (mthca_is_memfree(dev))
  if (mthca_table_get_range(dev, dev->mr_table.mtt_table, seg,
       seg + (1 << order) - 1)) {
   mthca_buddy_free(buddy, seg, order);
   seg = -1;
  }

 return seg;
}

static struct mthca_mtt *__mthca_alloc_mtt(struct mthca_dev *dev, int size,
        struct mthca_buddy *buddy)
{
 struct mthca_mtt *mtt;
 int i;

 if (size <= 0)
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 mtt = kmalloc(sizeof *mtt, GFP_KERNEL);
 if (!mtt)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 mtt->buddy = buddy;
 mtt->order = 0;
 for (i = dev->limits.mtt_seg_size / 8; i < size; i <<= 1)
  ++mtt->order;

 mtt->first_seg = mthca_alloc_mtt_range(dev, mtt->order, buddy);
 if (mtt->first_seg == -1) {
  kfree(mtt);
  return ERR_PTR(-ENOMEM);
 }

 return mtt;
}

struct mthca_mtt *mthca_alloc_mtt(struct mthca_dev *dev, int size)
{
 return __mthca_alloc_mtt(dev, size, &dev->mr_table.mtt_buddy);
}

void mthca_free_mtt(struct mthca_dev *dev, struct mthca_mtt *mtt)
{
 if (!mtt)
  return;

 mthca_buddy_free(mtt->buddy, mtt->first_seg, mtt->order);

 mthca_table_put_range(dev, dev->mr_table.mtt_table,
         mtt->first_seg,
         mtt->first_seg + (1 << mtt->order) - 1);

 kfree(mtt);
}

static int __mthca_write_mtt(struct mthca_dev *dev, struct mthca_mtt *mtt,
        int start_index, u64 *buffer_list, int list_len)
{
 struct mthca_mailbox *mailbox;
 __be64 *mtt_entry;
 int err = 0;
 int i;

 mailbox = mthca_alloc_mailbox(dev, GFP_KERNEL);
 if (IS_ERR(mailbox))
  return PTR_ERR(mailbox);
 mtt_entry = mailbox->buf;

 while (list_len > 0) {
  mtt_entry[0] = cpu_to_be64(dev->mr_table.mtt_base +
        mtt->first_seg * dev->limits.mtt_seg_size +
        start_index * 8);
  mtt_entry[1] = 0;
  for (i = 0; i < list_len && i < MTHCA_MAILBOX_SIZE / 8 - 2; ++i)
   mtt_entry[i + 2] = cpu_to_be64(buffer_list[i] |
             MTHCA_MTT_FLAG_PRESENT);

  /*
 * If we have an odd number of entries to write, add
 * one more dummy entry for firmware efficiency.
 */
  if (i & 1)
   mtt_entry[i + 2] = 0;

  err = mthca_WRITE_MTT(dev, mailbox, (i + 1) & ~1);
  if (err) {
   mthca_warn(dev, "WRITE_MTT failed (%d)\n", err);
   goto out;
  }

  list_len    -= i;
  start_index += i;
  buffer_list += i;
 }

out:
 mthca_free_mailbox(dev, mailbox);
 return err;
}

int mthca_write_mtt_size(struct mthca_dev *dev)
{
 if (dev->mr_table.fmr_mtt_buddy != &dev->mr_table.mtt_buddy ||
     !(dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_FMR))
  /*
 * Be friendly to WRITE_MTT command
 * and leave two empty slots for the
 * index and reserved fields of the
 * mailbox.
 */
  return PAGE_SIZE / sizeof (u64) - 2;

 /* For Arbel, all MTTs must fit in the same page. */
 return mthca_is_memfree(dev) ? (PAGE_SIZE / sizeof (u64)) : 0x7ffffff;
}

static void mthca_tavor_write_mtt_seg(struct mthca_dev *dev,
          struct mthca_mtt *mtt, int start_index,
          u64 *buffer_list, int list_len)
{
 u64 __iomem *mtts;
 int i;

 mtts = dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base + mtt->first_seg * dev->limits.mtt_seg_size +
  start_index * sizeof (u64);
 for (i = 0; i < list_len; ++i)
  mthca_write64_raw(cpu_to_be64(buffer_list[i] | MTHCA_MTT_FLAG_PRESENT),
      mtts + i);
}

static void mthca_arbel_write_mtt_seg(struct mthca_dev *dev,
          struct mthca_mtt *mtt, int start_index,
          u64 *buffer_list, int list_len)
{
 __be64 *mtts;
 dma_addr_t dma_handle;
 int i;
 int s = start_index * sizeof (u64);

 /* For Arbel, all MTTs must fit in the same page. */
 BUG_ON(s / PAGE_SIZE != (s + list_len * sizeof(u64) - 1) / PAGE_SIZE);
 /* Require full segments */
 BUG_ON(s % dev->limits.mtt_seg_size);

 mtts = mthca_table_find(dev->mr_table.mtt_table, mtt->first_seg +
    s / dev->limits.mtt_seg_size, &dma_handle);

 BUG_ON(!mtts);

 dma_sync_single_for_cpu(&dev->pdev->dev, dma_handle,
    list_len * sizeof (u64), DMA_TO_DEVICE);

 for (i = 0; i < list_len; ++i)
  mtts[i] = cpu_to_be64(buffer_list[i] | MTHCA_MTT_FLAG_PRESENT);

 dma_sync_single_for_device(&dev->pdev->dev, dma_handle,
       list_len * sizeof (u64), DMA_TO_DEVICE);
}

int mthca_write_mtt(struct mthca_dev *dev, struct mthca_mtt *mtt,
      int start_index, u64 *buffer_list, int list_len)
{
 int size = mthca_write_mtt_size(dev);
 int chunk;

 if (dev->mr_table.fmr_mtt_buddy != &dev->mr_table.mtt_buddy ||
     !(dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_FMR))
  return __mthca_write_mtt(dev, mtt, start_index, buffer_list, list_len);

 while (list_len > 0) {
  chunk = min(size, list_len);
  if (mthca_is_memfree(dev))
   mthca_arbel_write_mtt_seg(dev, mtt, start_index,
        buffer_list, chunk);
  else
   mthca_tavor_write_mtt_seg(dev, mtt, start_index,
        buffer_list, chunk);

  list_len    -= chunk;
  start_index += chunk;
  buffer_list += chunk;
 }

 return 0;
}

static inline u32 tavor_hw_index_to_key(u32 ind)
{
 return ind;
}

static inline u32 tavor_key_to_hw_index(u32 key)
{
 return key;
}

static inline u32 arbel_hw_index_to_key(u32 ind)
{
 return (ind >> 24) | (ind << 8);
}

static inline u32 arbel_key_to_hw_index(u32 key)
{
 return (key << 24) | (key >> 8);
}

static inline u32 hw_index_to_key(struct mthca_dev *dev, u32 ind)
{
 if (mthca_is_memfree(dev))
  return arbel_hw_index_to_key(ind);
 else
  return tavor_hw_index_to_key(ind);
}

static inline u32 key_to_hw_index(struct mthca_dev *dev, u32 key)
{
 if (mthca_is_memfree(dev))
  return arbel_key_to_hw_index(key);
 else
  return tavor_key_to_hw_index(key);
}

static inline u32 adjust_key(struct mthca_dev *dev, u32 key)
{
 if (dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_SINAI_OPT)
  return ((key << 20) & 0x800000) | (key & 0x7fffff);
 else
  return key;
}

int mthca_mr_alloc(struct mthca_dev *dev, u32 pd, int buffer_size_shift,
     u64 iova, u64 total_size, u32 access, struct mthca_mr *mr)
{
 struct mthca_mailbox *mailbox;
 struct mthca_mpt_entry *mpt_entry;
 u32 key;
 int i;
 int err;

 WARN_ON(buffer_size_shift >= 32);

 key = mthca_alloc(&dev->mr_table.mpt_alloc);
 if (key == -1)
  return -ENOMEM;
 key = adjust_key(dev, key);
 mr->ibmr.rkey = mr->ibmr.lkey = hw_index_to_key(dev, key);

 if (mthca_is_memfree(dev)) {
  err = mthca_table_get(dev, dev->mr_table.mpt_table, key);
  if (err)
   goto err_out_mpt_free;
 }

 mailbox = mthca_alloc_mailbox(dev, GFP_KERNEL);
 if (IS_ERR(mailbox)) {
  err = PTR_ERR(mailbox);
  goto err_out_table;
 }
 mpt_entry = mailbox->buf;

 mpt_entry->flags = cpu_to_be32(MTHCA_MPT_FLAG_SW_OWNS     |
           MTHCA_MPT_FLAG_MIO         |
           MTHCA_MPT_FLAG_REGION      |
           access);
 if (!mr->mtt)
  mpt_entry->flags |= cpu_to_be32(MTHCA_MPT_FLAG_PHYSICAL);

 mpt_entry->page_size = cpu_to_be32(buffer_size_shift - 12);
 mpt_entry->key       = cpu_to_be32(key);
 mpt_entry->pd        = cpu_to_be32(pd);
 mpt_entry->start     = cpu_to_be64(iova);
 mpt_entry->length    = cpu_to_be64(total_size);

 memset_startat(mpt_entry, 0, lkey);

 if (mr->mtt)
  mpt_entry->mtt_seg =
   cpu_to_be64(dev->mr_table.mtt_base +
        mr->mtt->first_seg * dev->limits.mtt_seg_size);

 if (0) {
  mthca_dbg(dev, "Dumping MPT entry %08x:\n", mr->ibmr.lkey);
  for (i = 0; i < sizeof (struct mthca_mpt_entry) / 4; ++i) {
   if (i % 4 == 0)
    printk("[%02x] ", i * 4);
   printk(" %08x", be32_to_cpu(((__be32 *) mpt_entry)[i]));
   if ((i + 1) % 4 == 0)
    printk("\n");
  }
 }

 err = mthca_SW2HW_MPT(dev, mailbox,
         key & (dev->limits.num_mpts - 1));
 if (err) {
  mthca_warn(dev, "SW2HW_MPT failed (%d)\n", err);
  goto err_out_mailbox;
 }

 mthca_free_mailbox(dev, mailbox);
 return err;

err_out_mailbox:
 mthca_free_mailbox(dev, mailbox);

err_out_table:
 mthca_table_put(dev, dev->mr_table.mpt_table, key);

err_out_mpt_free:
 mthca_free(&dev->mr_table.mpt_alloc, key);
 return err;
}

int mthca_mr_alloc_notrans(struct mthca_dev *dev, u32 pd,
      u32 access, struct mthca_mr *mr)
{
 mr->mtt = NULL;
 return mthca_mr_alloc(dev, pd, 12, 0, ~0ULL, access, mr);
}

int mthca_mr_alloc_phys(struct mthca_dev *dev, u32 pd,
   u64 *buffer_list, int buffer_size_shift,
   int list_len, u64 iova, u64 total_size,
   u32 access, struct mthca_mr *mr)
{
 int err;

 mr->mtt = mthca_alloc_mtt(dev, list_len);
 if (IS_ERR(mr->mtt))
  return PTR_ERR(mr->mtt);

 err = mthca_write_mtt(dev, mr->mtt, 0, buffer_list, list_len);
 if (err) {
  mthca_free_mtt(dev, mr->mtt);
  return err;
 }

 err = mthca_mr_alloc(dev, pd, buffer_size_shift, iova,
        total_size, access, mr);
 if (err)
  mthca_free_mtt(dev, mr->mtt);

 return err;
}

/* Free mr */
static void mthca_free_region(struct mthca_dev *dev, u32 lkey)
{
 mthca_table_put(dev, dev->mr_table.mpt_table,
   key_to_hw_index(dev, lkey));

 mthca_free(&dev->mr_table.mpt_alloc, key_to_hw_index(dev, lkey));
}

void mthca_free_mr(struct mthca_dev *dev, struct mthca_mr *mr)
{
 int err;

 err = mthca_HW2SW_MPT(dev, NULL,
         key_to_hw_index(dev, mr->ibmr.lkey) &
         (dev->limits.num_mpts - 1));
 if (err)
  mthca_warn(dev, "HW2SW_MPT failed (%d)\n", err);

 mthca_free_region(dev, mr->ibmr.lkey);
 mthca_free_mtt(dev, mr->mtt);
}

int mthca_init_mr_table(struct mthca_dev *dev)
{
 phys_addr_t addr;
 int mpts, mtts, err, i;

 err = mthca_alloc_init(&dev->mr_table.mpt_alloc,
          dev->limits.num_mpts,
          ~0, dev->limits.reserved_mrws);
 if (err)
  return err;

 if (!mthca_is_memfree(dev) &&
     (dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_DDR_HIDDEN))
  dev->limits.fmr_reserved_mtts = 0;
 else
  dev->mthca_flags |= MTHCA_FLAG_FMR;

 if (dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_SINAI_OPT)
  mthca_dbg(dev, "Memory key throughput optimization activated.\n");

 err = mthca_buddy_init(&dev->mr_table.mtt_buddy,
          fls(dev->limits.num_mtt_segs - 1));

 if (err)
  goto err_mtt_buddy;

 dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base = NULL;
 dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base = NULL;

 if (dev->limits.fmr_reserved_mtts) {
  i = fls(dev->limits.fmr_reserved_mtts - 1);

  if (i >= 31) {
   mthca_warn(dev, "Unable to reserve 2^31 FMR MTTs.\n");
   err = -EINVAL;
   goto err_fmr_mpt;
  }
  mpts = mtts = 1 << i;
 } else {
  mtts = dev->limits.num_mtt_segs;
  mpts = dev->limits.num_mpts;
 }

 if (!mthca_is_memfree(dev) &&
     (dev->mthca_flags & MTHCA_FLAG_FMR)) {

  addr = pci_resource_start(dev->pdev, 4) +
   ((pci_resource_len(dev->pdev, 4) - 1) &
    dev->mr_table.mpt_base);

  dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base =
   ioremap(addr, mpts * sizeof(struct mthca_mpt_entry));

  if (!dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base) {
   mthca_warn(dev, "MPT ioremap for FMR failed.\n");
   err = -ENOMEM;
   goto err_fmr_mpt;
  }

  addr = pci_resource_start(dev->pdev, 4) +
   ((pci_resource_len(dev->pdev, 4) - 1) &
    dev->mr_table.mtt_base);

  dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base =
   ioremap(addr, mtts * dev->limits.mtt_seg_size);
  if (!dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base) {
   mthca_warn(dev, "MTT ioremap for FMR failed.\n");
   err = -ENOMEM;
   goto err_fmr_mtt;
  }
 }

 if (dev->limits.fmr_reserved_mtts) {
  err = mthca_buddy_init(&dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_buddy, fls(mtts - 1));
  if (err)
   goto err_fmr_mtt_buddy;

  /* Prevent regular MRs from using FMR keys */
  err = mthca_buddy_alloc(&dev->mr_table.mtt_buddy, fls(mtts - 1));
  if (err)
   goto err_reserve_fmr;

  dev->mr_table.fmr_mtt_buddy =
   &dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_buddy;
 } else
  dev->mr_table.fmr_mtt_buddy = &dev->mr_table.mtt_buddy;

 /* FMR table is always the first, take reserved MTTs out of there */
 if (dev->limits.reserved_mtts) {
  i = fls(dev->limits.reserved_mtts - 1);

  if (mthca_alloc_mtt_range(dev, i,
       dev->mr_table.fmr_mtt_buddy) == -1) {
   mthca_warn(dev, "MTT table of order %d is too small.\n",
      dev->mr_table.fmr_mtt_buddy->max_order);
   err = -ENOMEM;
   goto err_reserve_mtts;
  }
 }

 return 0;

err_reserve_mtts:
err_reserve_fmr:
 if (dev->limits.fmr_reserved_mtts)
  mthca_buddy_cleanup(&dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_buddy);

err_fmr_mtt_buddy:
 if (dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base)
  iounmap(dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base);

err_fmr_mtt:
 if (dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base)
  iounmap(dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base);

err_fmr_mpt:
 mthca_buddy_cleanup(&dev->mr_table.mtt_buddy);

err_mtt_buddy:
 mthca_alloc_cleanup(&dev->mr_table.mpt_alloc);

 return err;
}

void mthca_cleanup_mr_table(struct mthca_dev *dev)
{
 /* XXX check if any MRs are still allocated? */
 if (dev->limits.fmr_reserved_mtts)
  mthca_buddy_cleanup(&dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_buddy);

 mthca_buddy_cleanup(&dev->mr_table.mtt_buddy);

 if (dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base)
  iounmap(dev->mr_table.tavor_fmr.mtt_base);
 if (dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base)
  iounmap(dev->mr_table.tavor_fmr.mpt_base);

 mthca_alloc_cleanup(&dev->mr_table.mpt_alloc);
}