SSL huge_pages.c  Sprache: unbekannt

/*
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 *
 * Copyright © 2017 Intel Corporation
 */

#include <linux/prime_numbers.h>
#include <linux/string_helpers.h>
#include <linux/swap.h>

#include "i915_selftest.h"

#include "gem/i915_gem_internal.h"
#include "gem/i915_gem_lmem.h"
#include "gem/i915_gem_pm.h"
#include "gem/i915_gem_region.h"

#include "gt/intel_gt.h"

#include "igt_gem_utils.h"
#include "mock_context.h"

#include "selftests/mock_drm.h"
#include "selftests/mock_gem_device.h"
#include "selftests/mock_region.h"
#include "selftests/i915_random.h"

static struct i915_gem_context *hugepage_ctx(struct drm_i915_private *i915,
          struct file *file)
{
 struct i915_gem_context *ctx = live_context(i915, file);
 struct i915_address_space *vm;

 if (IS_ERR(ctx))
  return ctx;

 vm = ctx->vm;
 if (vm)
  WRITE_ONCE(vm->scrub_64K, true);

 return ctx;
}

static const unsigned int page_sizes[] = {
 I915_GTT_PAGE_SIZE_2M,
 I915_GTT_PAGE_SIZE_64K,
 I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
};

static unsigned int get_largest_page_size(struct drm_i915_private *i915,
       u64 rem)
{
 int i;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(page_sizes); ++i) {
  unsigned int page_size = page_sizes[i];

  if (HAS_PAGE_SIZES(i915, page_size) && rem >= page_size)
   return page_size;
 }

 return 0;
}

static void huge_pages_free_pages(struct sg_table *st)
{
 struct scatterlist *sg;

 for (sg = st->sgl; sg; sg = __sg_next(sg)) {
  if (sg_page(sg))
   __free_pages(sg_page(sg), get_order(sg->length));
 }

 sg_free_table(st);
 kfree(st);
}

static int get_huge_pages(struct drm_i915_gem_object *obj)
{
#define GFP (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY)
 unsigned int page_mask = obj->mm.page_mask;
 struct sg_table *st;
 struct scatterlist *sg;
 unsigned int sg_page_sizes;
 u64 rem;

 /* restricted by sg_alloc_table */
 if (overflows_type(obj->base.size >> PAGE_SHIFT, unsigned int))
  return -E2BIG;

 st = kmalloc(sizeof(*st), GFP);
 if (!st)
  return -ENOMEM;

 if (sg_alloc_table(st, obj->base.size >> PAGE_SHIFT, GFP)) {
  kfree(st);
  return -ENOMEM;
 }

 rem = obj->base.size;
 sg = st->sgl;
 st->nents = 0;
 sg_page_sizes = 0;

 /*
  * Our goal here is simple, we want to greedily fill the object from
  * largest to smallest page-size, while ensuring that we use *every*
  * page-size as per the given page-mask.
 */
 do {
  unsigned int bit = ilog2(page_mask);
  unsigned int page_size = BIT(bit);
  int order = get_order(page_size);

  do {
   struct page *page;

   GEM_BUG_ON(order > MAX_PAGE_ORDER);
   page = alloc_pages(GFP | __GFP_ZERO, order);
   if (!page)
    goto err;

   sg_set_page(sg, page, page_size, 0);
   sg_page_sizes |= page_size;
   st->nents++;

   rem -= page_size;
   if (!rem) {
    sg_mark_end(sg);
    break;
   }

   sg = __sg_next(sg);
  } while ((rem - ((page_size-1) & page_mask)) >= page_size);

  page_mask &= (page_size-1);
 } while (page_mask);

 if (i915_gem_gtt_prepare_pages(obj, st))
  goto err;

 GEM_BUG_ON(sg_page_sizes != obj->mm.page_mask);
 __i915_gem_object_set_pages(obj, st);

 return 0;

err:
 sg_set_page(sg, NULL, 0, 0);
 sg_mark_end(sg);
 huge_pages_free_pages(st);

 return -ENOMEM;
}

static void put_huge_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
      struct sg_table *pages)
{
 i915_gem_gtt_finish_pages(obj, pages);
 huge_pages_free_pages(pages);

 obj->mm.dirty = false;

 __start_cpu_write(obj);
}

static const struct drm_i915_gem_object_ops huge_page_ops = {
 .name = "huge-gem",
 .flags = I915_GEM_OBJECT_IS_SHRINKABLE,
 .get_pages = get_huge_pages,
 .put_pages = put_huge_pages,
};

static struct drm_i915_gem_object *
huge_pages_object(struct drm_i915_private *i915,
    u64 size,
    unsigned int page_mask)
{
 static struct lock_class_key lock_class;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 unsigned int cache_level;

 GEM_BUG_ON(!size);
 GEM_BUG_ON(!IS_ALIGNED(size, BIT(__ffs(page_mask))));

 if (size >> PAGE_SHIFT > INT_MAX)
  return ERR_PTR(-E2BIG);

 if (overflows_type(size, obj->base.size))
  return ERR_PTR(-E2BIG);

 obj = i915_gem_object_alloc();
 if (!obj)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 drm_gem_private_object_init(&i915->drm, &obj->base, size);
 i915_gem_object_init(obj, &huge_page_ops, &lock_class, 0);
 obj->mem_flags |= I915_BO_FLAG_STRUCT_PAGE;
 i915_gem_object_set_volatile(obj);

 obj->write_domain = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
 obj->read_domains = I915_GEM_DOMAIN_CPU;

 cache_level = HAS_LLC(i915) ? I915_CACHE_LLC : I915_CACHE_NONE;
 i915_gem_object_set_cache_coherency(obj, cache_level);

 obj->mm.page_mask = page_mask;

 return obj;
}

static int fake_get_huge_pages(struct drm_i915_gem_object *obj)
{
 struct drm_i915_private *i915 = to_i915(obj->base.dev);
 const u64 max_len = rounddown_pow_of_two(UINT_MAX);
 struct sg_table *st;
 struct scatterlist *sg;
 u64 rem;

 /* restricted by sg_alloc_table */
 if (overflows_type(obj->base.size >> PAGE_SHIFT, unsigned int))
  return -E2BIG;

 st = kmalloc(sizeof(*st), GFP);
 if (!st)
  return -ENOMEM;

 if (sg_alloc_table(st, obj->base.size >> PAGE_SHIFT, GFP)) {
  kfree(st);
  return -ENOMEM;
 }

 /* Use optimal page sized chunks to fill in the sg table */
 rem = obj->base.size;
 sg = st->sgl;
 st->nents = 0;
 do {
  unsigned int page_size = get_largest_page_size(i915, rem);
  unsigned int len = min(page_size * div_u64(rem, page_size),
           max_len);

  GEM_BUG_ON(!page_size);

  sg->offset = 0;
  sg->length = len;
  sg_dma_len(sg) = len;
  sg_dma_address(sg) = page_size;

  st->nents++;

  rem -= len;
  if (!rem) {
   sg_mark_end(sg);
   break;
  }

  sg = sg_next(sg);
 } while (1);

 i915_sg_trim(st);

 __i915_gem_object_set_pages(obj, st);

 return 0;
}

static int fake_get_huge_pages_single(struct drm_i915_gem_object *obj)
{
 struct drm_i915_private *i915 = to_i915(obj->base.dev);
 struct sg_table *st;
 struct scatterlist *sg;
 unsigned int page_size;

 st = kmalloc(sizeof(*st), GFP);
 if (!st)
  return -ENOMEM;

 if (sg_alloc_table(st, 1, GFP)) {
  kfree(st);
  return -ENOMEM;
 }

 sg = st->sgl;
 st->nents = 1;

 page_size = get_largest_page_size(i915, obj->base.size);
 GEM_BUG_ON(!page_size);

 sg->offset = 0;
 sg->length = obj->base.size;
 sg_dma_len(sg) = obj->base.size;
 sg_dma_address(sg) = page_size;

 __i915_gem_object_set_pages(obj, st);

 return 0;
#undef GFP
}

static void fake_free_huge_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
     struct sg_table *pages)
{
 sg_free_table(pages);
 kfree(pages);
}

static void fake_put_huge_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
    struct sg_table *pages)
{
 fake_free_huge_pages(obj, pages);
 obj->mm.dirty = false;
}

static const struct drm_i915_gem_object_ops fake_ops = {
 .name = "fake-gem",
 .flags = I915_GEM_OBJECT_IS_SHRINKABLE,
 .get_pages = fake_get_huge_pages,
 .put_pages = fake_put_huge_pages,
};

static const struct drm_i915_gem_object_ops fake_ops_single = {
 .name = "fake-gem",
 .flags = I915_GEM_OBJECT_IS_SHRINKABLE,
 .get_pages = fake_get_huge_pages_single,
 .put_pages = fake_put_huge_pages,
};

static struct drm_i915_gem_object *
fake_huge_pages_object(struct drm_i915_private *i915, u64 size, bool single)
{
 static struct lock_class_key lock_class;
 struct drm_i915_gem_object *obj;

 GEM_BUG_ON(!size);
 GEM_BUG_ON(!IS_ALIGNED(size, I915_GTT_PAGE_SIZE));

 if (size >> PAGE_SHIFT > UINT_MAX)
  return ERR_PTR(-E2BIG);

 if (overflows_type(size, obj->base.size))
  return ERR_PTR(-E2BIG);

 obj = i915_gem_object_alloc();
 if (!obj)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 drm_gem_private_object_init(&i915->drm, &obj->base, size);

 if (single)
  i915_gem_object_init(obj, &fake_ops_single, &lock_class, 0);
 else
  i915_gem_object_init(obj, &fake_ops, &lock_class, 0);

 i915_gem_object_set_volatile(obj);

 obj->write_domain = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
 obj->read_domains = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
 obj->pat_index = i915_gem_get_pat_index(i915, I915_CACHE_NONE);

 return obj;
}

static int igt_check_page_sizes(struct i915_vma *vma)
{
 struct drm_i915_private *i915 = vma->vm->i915;
 unsigned int supported = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 struct drm_i915_gem_object *obj = vma->obj;
 int err;

 /* We have to wait for the async bind to complete before our asserts */
 err = i915_vma_sync(vma);
 if (err)
  return err;

 if (!HAS_PAGE_SIZES(i915, vma->page_sizes.sg)) {
  pr_err("unsupported page_sizes.sg=%u, supported=%u\n",
         vma->page_sizes.sg & ~supported, supported);
  err = -EINVAL;
 }

 if (!HAS_PAGE_SIZES(i915, vma->resource->page_sizes_gtt)) {
  pr_err("unsupported page_sizes.gtt=%u, supported=%u\n",
         vma->resource->page_sizes_gtt & ~supported, supported);
  err = -EINVAL;
 }

 if (vma->page_sizes.phys != obj->mm.page_sizes.phys) {
  pr_err("vma->page_sizes.phys(%u) != obj->mm.page_sizes.phys(%u)\n",
         vma->page_sizes.phys, obj->mm.page_sizes.phys);
  err = -EINVAL;
 }

 if (vma->page_sizes.sg != obj->mm.page_sizes.sg) {
  pr_err("vma->page_sizes.sg(%u) != obj->mm.page_sizes.sg(%u)\n",
         vma->page_sizes.sg, obj->mm.page_sizes.sg);
  err = -EINVAL;
 }

 /*
  * The dma-api is like a box of chocolates when it comes to the
  * alignment of dma addresses, however for LMEM we have total control
  * and so can guarantee alignment, likewise when we allocate our blocks
  * they should appear in descending order, and if we know that we align
  * to the largest page size for the GTT address, we should be able to
  * assert that if we see 2M physical pages then we should also get 2M
  * GTT pages. If we don't then something might be wrong in our
  * construction of the backing pages.
  *
  * Maintaining alignment is required to utilise huge pages in the ppGGT.
 */
 if (i915_gem_object_is_lmem(obj) &&
     IS_ALIGNED(i915_vma_offset(vma), SZ_2M) &&
     vma->page_sizes.sg & SZ_2M &&
     vma->resource->page_sizes_gtt < SZ_2M) {
  pr_err("gtt pages mismatch for LMEM, expected 2M GTT pages, sg(%u), gtt(%u)\n",
         vma->page_sizes.sg, vma->resource->page_sizes_gtt);
  err = -EINVAL;
 }

 return err;
}

static int igt_mock_exhaust_device_supported_pages(void *arg)
{
 struct i915_ppgtt *ppgtt = arg;
 struct drm_i915_private *i915 = ppgtt->vm.i915;
 unsigned int saved_mask = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 struct i915_vma *vma;
 int i, j, single;
 int err;

 /*
  * Sanity check creating objects with every valid page support
  * combination for our mock device.
 */

 for (i = 1; i < BIT(ARRAY_SIZE(page_sizes)); i++) {
  unsigned int combination = SZ_4K; /* Required for ppGTT */

  for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(page_sizes); j++) {
   if (i & BIT(j))
    combination |= page_sizes[j];
  }

  RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes = combination;

  for (single = 0; single <= 1; ++single) {
   obj = fake_huge_pages_object(i915, combination, !!single);
   if (IS_ERR(obj)) {
    err = PTR_ERR(obj);
    goto out_device;
   }

   if (obj->base.size != combination) {
    pr_err("obj->base.size=%zu, expected=%u\n",
           obj->base.size, combination);
    err = -EINVAL;
    goto out_put;
   }

   vma = i915_vma_instance(obj, &ppgtt->vm, NULL);
   if (IS_ERR(vma)) {
    err = PTR_ERR(vma);
    goto out_put;
   }

   err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, PIN_USER);
   if (err)
    goto out_put;

   err = igt_check_page_sizes(vma);

   if (vma->page_sizes.sg != combination) {
    pr_err("page_sizes.sg=%u, expected=%u\n",
           vma->page_sizes.sg, combination);
    err = -EINVAL;
   }

   i915_vma_unpin(vma);
   i915_gem_object_put(obj);

   if (err)
    goto out_device;
  }
 }

 goto out_device;

out_put:
 i915_gem_object_put(obj);
out_device:
 RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes = saved_mask;

 return err;
}

static int igt_mock_memory_region_huge_pages(void *arg)
{
 const unsigned int flags[] = { 0, I915_BO_ALLOC_CONTIGUOUS };
 struct i915_ppgtt *ppgtt = arg;
 struct drm_i915_private *i915 = ppgtt->vm.i915;
 unsigned long supported = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 struct intel_memory_region *mem;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 struct i915_vma *vma;
 int bit;
 int err = 0;

 mem = mock_region_create(i915, 0, SZ_2G, I915_GTT_PAGE_SIZE_4K, 0, 0);
 if (IS_ERR(mem)) {
  pr_err("%s failed to create memory region\n", __func__);
  return PTR_ERR(mem);
 }

 for_each_set_bit(bit, &supported, ilog2(I915_GTT_MAX_PAGE_SIZE) + 1) {
  unsigned int page_size = BIT(bit);
  resource_size_t phys;
  int i;

  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flags); ++i) {
   obj = i915_gem_object_create_region(mem,
           page_size, page_size,
           flags[i]);
   if (IS_ERR(obj)) {
    err = PTR_ERR(obj);
    goto out_region;
   }

   vma = i915_vma_instance(obj, &ppgtt->vm, NULL);
   if (IS_ERR(vma)) {
    err = PTR_ERR(vma);
    goto out_put;
   }

   err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, PIN_USER);
   if (err)
    goto out_put;

   err = igt_check_page_sizes(vma);
   if (err)
    goto out_unpin;

   phys = i915_gem_object_get_dma_address(obj, 0);
   if (!IS_ALIGNED(phys, page_size)) {
    pr_err("%s addr misaligned(%pa) page_size=%u\n",
           __func__, &phys, page_size);
    err = -EINVAL;
    goto out_unpin;
   }

   if (vma->resource->page_sizes_gtt != page_size) {
    pr_err("%s page_sizes.gtt=%u, expected=%u\n",
           __func__, vma->resource->page_sizes_gtt,
           page_size);
    err = -EINVAL;
    goto out_unpin;
   }

   i915_vma_unpin(vma);
   __i915_gem_object_put_pages(obj);
   i915_gem_object_put(obj);
  }
 }

 goto out_region;

out_unpin:
 i915_vma_unpin(vma);
out_put:
 i915_gem_object_put(obj);
out_region:
 intel_memory_region_destroy(mem);
 return err;
}

static int igt_mock_ppgtt_misaligned_dma(void *arg)
{
 struct i915_ppgtt *ppgtt = arg;
 struct drm_i915_private *i915 = ppgtt->vm.i915;
 unsigned long supported = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 int bit;
 int err;

 /*
  * Sanity check dma misalignment for huge pages -- the dma addresses we
  * insert into the paging structures need to always respect the page
  * size alignment.
 */

 bit = ilog2(I915_GTT_PAGE_SIZE_64K);

 for_each_set_bit_from(bit, &supported,
         ilog2(I915_GTT_MAX_PAGE_SIZE) + 1) {
  IGT_TIMEOUT(end_time);
  unsigned int page_size = BIT(bit);
  unsigned int flags = PIN_USER | PIN_OFFSET_FIXED;
  unsigned int offset;
  unsigned int size =
   round_up(page_size, I915_GTT_PAGE_SIZE_2M) << 1;
  struct i915_vma *vma;

  obj = fake_huge_pages_object(i915, size, true);
  if (IS_ERR(obj))
   return PTR_ERR(obj);

  if (obj->base.size != size) {
   pr_err("obj->base.size=%zu, expected=%u\n",
          obj->base.size, size);
   err = -EINVAL;
   goto out_put;
  }

  err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
  if (err)
   goto out_put;

  /* Force the page size for this object */
  obj->mm.page_sizes.sg = page_size;

  vma = i915_vma_instance(obj, &ppgtt->vm, NULL);
  if (IS_ERR(vma)) {
   err = PTR_ERR(vma);
   goto out_unpin;
  }

  err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags);
  if (err)
   goto out_unpin;


  err = igt_check_page_sizes(vma);

  if (vma->resource->page_sizes_gtt != page_size) {
   pr_err("page_sizes.gtt=%u, expected %u\n",
          vma->resource->page_sizes_gtt, page_size);
   err = -EINVAL;
  }

  i915_vma_unpin(vma);

  if (err)
   goto out_unpin;

  /*
   * Try all the other valid offsets until the next
   * boundary -- should always fall back to using 4K
   * pages.
 */
  for (offset = 4096; offset < page_size; offset += 4096) {
   err = i915_vma_unbind_unlocked(vma);
   if (err)
    goto out_unpin;

   err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags | offset);
   if (err)
    goto out_unpin;

   err = igt_check_page_sizes(vma);

   if (vma->resource->page_sizes_gtt != I915_GTT_PAGE_SIZE_4K) {
    pr_err("page_sizes.gtt=%u, expected %llu\n",
           vma->resource->page_sizes_gtt,
           I915_GTT_PAGE_SIZE_4K);
    err = -EINVAL;
   }

   i915_vma_unpin(vma);

   if (err)
    goto out_unpin;

   if (igt_timeout(end_time,
     "%s timed out at offset %x with page-size %x\n",
     __func__, offset, page_size))
    break;
  }

  i915_gem_object_lock(obj, NULL);
  i915_gem_object_unpin_pages(obj);
  __i915_gem_object_put_pages(obj);
  i915_gem_object_unlock(obj);
  i915_gem_object_put(obj);
 }

 return 0;

out_unpin:
 i915_gem_object_lock(obj, NULL);
 i915_gem_object_unpin_pages(obj);
 i915_gem_object_unlock(obj);
out_put:
 i915_gem_object_put(obj);

 return err;
}

static void close_object_list(struct list_head *objects)
{
 struct drm_i915_gem_object *obj, *on;

 list_for_each_entry_safe(obj, on, objects, st_link) {
  list_del(&obj->st_link);
  i915_gem_object_lock(obj, NULL);
  i915_gem_object_unpin_pages(obj);
  __i915_gem_object_put_pages(obj);
  i915_gem_object_unlock(obj);
  i915_gem_object_put(obj);
 }
}

static int igt_ppgtt_huge_fill(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 unsigned int supported = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 bool has_pte64 = GRAPHICS_VER_FULL(i915) >= IP_VER(12, 55);
 struct i915_address_space *vm;
 struct i915_gem_context *ctx;
 unsigned long max_pages;
 unsigned long page_num;
 struct file *file;
 bool single = false;
 LIST_HEAD(objects);
 IGT_TIMEOUT(end_time);
 int err = -ENODEV;

 if (supported == I915_GTT_PAGE_SIZE_4K)
  return 0;

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }
 vm = i915_gem_context_get_eb_vm(ctx);
 max_pages = vm->total >> PAGE_SHIFT;

 for_each_prime_number_from(page_num, 1, max_pages) {
  struct drm_i915_gem_object *obj;
  u64 size = page_num << PAGE_SHIFT;
  struct i915_vma *vma;
  unsigned int expected_gtt = 0;
  int i;

  obj = fake_huge_pages_object(i915, size, single);
  if (IS_ERR(obj)) {
   err = PTR_ERR(obj);
   break;
  }

  if (obj->base.size != size) {
   pr_err("obj->base.size=%zd, expected=%llu\n",
          obj->base.size, size);
   i915_gem_object_put(obj);
   err = -EINVAL;
   break;
  }

  err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
  if (err) {
   i915_gem_object_put(obj);
   break;
  }

  list_add(&obj->st_link, &objects);

  vma = i915_vma_instance(obj, vm, NULL);
  if (IS_ERR(vma)) {
   err = PTR_ERR(vma);
   break;
  }

  /* vma start must be aligned to BIT(21) to allow 2M PTEs */
  err = i915_vma_pin(vma, 0, BIT(21), PIN_USER);
  if (err)
   break;

  err = igt_check_page_sizes(vma);
  if (err) {
   i915_vma_unpin(vma);
   break;
  }

  /*
   * Figure out the expected gtt page size knowing that we go from
   * largest to smallest page size sg chunks, and that we align to
   * the largest page size.
 */
  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(page_sizes); ++i) {
   unsigned int page_size = page_sizes[i];

   if (HAS_PAGE_SIZES(i915, page_size) &&
       size >= page_size) {
    expected_gtt |= page_size;
    size &= page_size-1;
   }
  }

  GEM_BUG_ON(!expected_gtt);
  GEM_BUG_ON(size);

  if (!has_pte64 && (obj->base.size < I915_GTT_PAGE_SIZE_2M ||
       expected_gtt & I915_GTT_PAGE_SIZE_2M))
   expected_gtt &= ~I915_GTT_PAGE_SIZE_64K;

  i915_vma_unpin(vma);

  if (!has_pte64 && vma->page_sizes.sg & I915_GTT_PAGE_SIZE_64K) {
   if (!IS_ALIGNED(vma->node.start,
     I915_GTT_PAGE_SIZE_2M)) {
    pr_err("node.start(%llx) not aligned to 2M\n",
           vma->node.start);
    err = -EINVAL;
    break;
   }

   if (!IS_ALIGNED(vma->node.size,
     I915_GTT_PAGE_SIZE_2M)) {
    pr_err("node.size(%llx) not aligned to 2M\n",
           vma->node.size);
    err = -EINVAL;
    break;
   }
  }

  if (vma->resource->page_sizes_gtt != expected_gtt) {
   pr_err("gtt=%#x, expected=%#x, size=0x%zx, single=%s\n",
          vma->resource->page_sizes_gtt, expected_gtt,
          obj->base.size, str_yes_no(!!single));
   err = -EINVAL;
   break;
  }

  if (igt_timeout(end_time,
    "%s timed out at size %zd\n",
    __func__, obj->base.size))
   break;

  single = !single;
 }

 close_object_list(&objects);

 if (err == -ENOMEM || err == -ENOSPC)
  err = 0;

 i915_vm_put(vm);
out:
 fput(file);
 return err;
}

static int igt_ppgtt_64K(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 bool has_pte64 = GRAPHICS_VER_FULL(i915) >= IP_VER(12, 55);
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 struct i915_address_space *vm;
 struct i915_gem_context *ctx;
 struct file *file;
 const struct object_info {
  unsigned int size;
  unsigned int gtt;
  unsigned int offset;
 } objects[] = {
  /* Cases with forced padding/alignment */
  {
   .size = SZ_64K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_64K + SZ_4K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_64K - SZ_4K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_2M,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_2M - SZ_4K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_2M + SZ_4K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K | I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_2M + SZ_64K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K,
   .offset = 0,
  },
  {
   .size = SZ_2M - SZ_64K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K,
   .offset = 0,
  },
  /* Try without any forced padding/alignment */
  {
   .size = SZ_64K,
   .offset = SZ_2M,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
  },
  {
   .size = SZ_128K,
   .offset = SZ_2M - SZ_64K,
   .gtt = I915_GTT_PAGE_SIZE_4K,
  },
 };
 struct i915_vma *vma;
 int i, single;
 int err;

 /*
  * Sanity check some of the trickiness with 64K pages -- either we can
  * safely mark the whole page-table(2M block) as 64K, or we have to
  * always fallback to 4K.
 */

 if (!HAS_PAGE_SIZES(i915, I915_GTT_PAGE_SIZE_64K))
  return 0;

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }
 vm = i915_gem_context_get_eb_vm(ctx);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(objects); ++i) {
  unsigned int size = objects[i].size;
  unsigned int expected_gtt = objects[i].gtt;
  unsigned int offset = objects[i].offset;
  unsigned int flags = PIN_USER;

  /*
   * For modern GTT models, the requirements for marking a page-table
   * as 64K have been relaxed.  Account for this.
 */
  if (has_pte64) {
   expected_gtt = 0;
   if (size >= SZ_64K)
    expected_gtt |= I915_GTT_PAGE_SIZE_64K;
   if (size & (SZ_64K - 1))
    expected_gtt |= I915_GTT_PAGE_SIZE_4K;
  }

  for (single = 0; single <= 1; single++) {
   obj = fake_huge_pages_object(i915, size, !!single);
   if (IS_ERR(obj)) {
    err = PTR_ERR(obj);
    goto out_vm;
   }

   err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
   if (err)
    goto out_object_put;

   /*
    * Disable 2M pages -- We only want to use 64K/4K pages
    * for this test.
 */
   obj->mm.page_sizes.sg &= ~I915_GTT_PAGE_SIZE_2M;

   vma = i915_vma_instance(obj, vm, NULL);
   if (IS_ERR(vma)) {
    err = PTR_ERR(vma);
    goto out_object_unpin;
   }

   if (offset)
    flags |= PIN_OFFSET_FIXED | offset;

   err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags);
   if (err)
    goto out_object_unpin;

   err = igt_check_page_sizes(vma);
   if (err)
    goto out_vma_unpin;

   if (!has_pte64 && !offset &&
       vma->page_sizes.sg & I915_GTT_PAGE_SIZE_64K) {
    if (!IS_ALIGNED(vma->node.start,
      I915_GTT_PAGE_SIZE_2M)) {
     pr_err("node.start(%llx) not aligned to 2M\n",
            vma->node.start);
     err = -EINVAL;
     goto out_vma_unpin;
    }

    if (!IS_ALIGNED(vma->node.size,
      I915_GTT_PAGE_SIZE_2M)) {
     pr_err("node.size(%llx) not aligned to 2M\n",
            vma->node.size);
     err = -EINVAL;
     goto out_vma_unpin;
    }
   }

   if (vma->resource->page_sizes_gtt != expected_gtt) {
    pr_err("gtt=%#x, expected=%#x, i=%d, single=%s offset=%#x size=%#x\n",
           vma->resource->page_sizes_gtt,
           expected_gtt, i, str_yes_no(!!single),
           offset, size);
    err = -EINVAL;
    goto out_vma_unpin;
   }

   i915_vma_unpin(vma);
   i915_gem_object_lock(obj, NULL);
   i915_gem_object_unpin_pages(obj);
   __i915_gem_object_put_pages(obj);
   i915_gem_object_unlock(obj);
   i915_gem_object_put(obj);

   i915_gem_drain_freed_objects(i915);
  }
 }

 goto out_vm;

out_vma_unpin:
 i915_vma_unpin(vma);
out_object_unpin:
 i915_gem_object_lock(obj, NULL);
 i915_gem_object_unpin_pages(obj);
 i915_gem_object_unlock(obj);
out_object_put:
 i915_gem_object_put(obj);
out_vm:
 i915_vm_put(vm);
out:
 fput(file);
 return err;
}

static int gpu_write(struct intel_context *ce,
       struct i915_vma *vma,
       u32 dw,
       u32 val)
{
 int err;

 i915_gem_object_lock(vma->obj, NULL);
 err = i915_gem_object_set_to_gtt_domain(vma->obj, true);
 i915_gem_object_unlock(vma->obj);
 if (err)
  return err;

 return igt_gpu_fill_dw(ce, vma, dw * sizeof(u32),
          vma->size >> PAGE_SHIFT, val);
}

static int
__cpu_check_shmem(struct drm_i915_gem_object *obj, u32 dword, u32 val)
{
 unsigned int needs_flush;
 unsigned long n;
 int err;

 i915_gem_object_lock(obj, NULL);
 err = i915_gem_object_prepare_read(obj, &needs_flush);
 if (err)
  goto err_unlock;

 for (n = 0; n < obj->base.size >> PAGE_SHIFT; ++n) {
  u32 *ptr = kmap_local_page(i915_gem_object_get_page(obj, n));

  if (needs_flush & CLFLUSH_BEFORE)
   drm_clflush_virt_range(ptr, PAGE_SIZE);

  if (ptr[dword] != val) {
   pr_err("n=%lu ptr[%u]=%u, val=%u\n",
          n, dword, ptr[dword], val);
   kunmap_local(ptr);
   err = -EINVAL;
   break;
  }

  kunmap_local(ptr);
 }

 i915_gem_object_finish_access(obj);
err_unlock:
 i915_gem_object_unlock(obj);

 return err;
}

static int __cpu_check_vmap(struct drm_i915_gem_object *obj, u32 dword, u32 val)
{
 unsigned long n = obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
 u32 *ptr;
 int err;

 err = i915_gem_object_wait(obj, 0, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
 if (err)
  return err;

 ptr = i915_gem_object_pin_map_unlocked(obj, I915_MAP_WC);
 if (IS_ERR(ptr))
  return PTR_ERR(ptr);

 ptr += dword;
 while (n--) {
  if (*ptr != val) {
   pr_err("base[%u]=%08x, val=%08x\n",
          dword, *ptr, val);
   err = -EINVAL;
   break;
  }

  ptr += PAGE_SIZE / sizeof(*ptr);
 }

 i915_gem_object_unpin_map(obj);
 return err;
}

static int cpu_check(struct drm_i915_gem_object *obj, u32 dword, u32 val)
{
 if (i915_gem_object_has_struct_page(obj))
  return __cpu_check_shmem(obj, dword, val);
 else
  return __cpu_check_vmap(obj, dword, val);
}

static int __igt_write_huge(struct intel_context *ce,
       struct drm_i915_gem_object *obj,
       u64 size, u64 offset,
       u32 dword, u32 val)
{
 unsigned int flags = PIN_USER | PIN_OFFSET_FIXED;
 struct i915_vma *vma;
 int err;

 vma = i915_vma_instance(obj, ce->vm, NULL);
 if (IS_ERR(vma))
  return PTR_ERR(vma);

 err = i915_vma_pin(vma, size, 0, flags | offset);
 if (err) {
  /*
   * The ggtt may have some pages reserved so
   * refrain from erroring out.
 */
  if (err == -ENOSPC && i915_is_ggtt(ce->vm))
   err = 0;

  return err;
 }

 err = igt_check_page_sizes(vma);
 if (err)
  goto out_vma_unpin;

 err = gpu_write(ce, vma, dword, val);
 if (err) {
  pr_err("gpu-write failed at offset=%llx\n", offset);
  goto out_vma_unpin;
 }

 err = cpu_check(obj, dword, val);
 if (err) {
  pr_err("cpu-check failed at offset=%llx\n", offset);
  goto out_vma_unpin;
 }

out_vma_unpin:
 i915_vma_unpin(vma);
 return err;
}

static int igt_write_huge(struct drm_i915_private *i915,
     struct drm_i915_gem_object *obj)
{
 struct i915_gem_engines *engines;
 struct i915_gem_engines_iter it;
 struct intel_context *ce;
 I915_RND_STATE(prng);
 IGT_TIMEOUT(end_time);
 unsigned int max_page_size;
 unsigned int count;
 struct i915_gem_context *ctx;
 struct file *file;
 u64 max;
 u64 num;
 u64 size;
 int *order;
 int i, n;
 int err = 0;

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }

 GEM_BUG_ON(!i915_gem_object_has_pinned_pages(obj));

 size = obj->base.size;
 if (obj->mm.page_sizes.sg & I915_GTT_PAGE_SIZE_64K &&
     !HAS_64K_PAGES(i915))
  size = round_up(size, I915_GTT_PAGE_SIZE_2M);

 n = 0;
 count = 0;
 max = U64_MAX;
 for_each_gem_engine(ce, i915_gem_context_lock_engines(ctx), it) {
  count++;
  if (!intel_engine_can_store_dword(ce->engine))
   continue;

  max = min(max, ce->vm->total);
  n++;
 }
 i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
 if (!n)
  goto out;

 /*
  * To keep things interesting when alternating between engines in our
  * randomized order, lets also make feeding to the same engine a few
  * times in succession a possibility by enlarging the permutation array.
 */
 order = i915_random_order(count * count, &prng);
 if (!order) {
  err = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 max_page_size = rounddown_pow_of_two(obj->mm.page_sizes.sg);
 max = div_u64(max - size, max_page_size);

 /*
  * Try various offsets in an ascending/descending fashion until we
  * timeout -- we want to avoid issues hidden by effectively always using
  * offset = 0.
 */
 i = 0;
 engines = i915_gem_context_lock_engines(ctx);
 for_each_prime_number_from(num, 0, max) {
  u64 offset_low = num * max_page_size;
  u64 offset_high = (max - num) * max_page_size;
  u32 dword = offset_in_page(num) / 4;
  struct intel_context *ce;

  ce = engines->engines[order[i] % engines->num_engines];
  i = (i + 1) % (count * count);
  if (!ce || !intel_engine_can_store_dword(ce->engine))
   continue;

  /*
   * In order to utilize 64K pages we need to both pad the vma
   * size and ensure the vma offset is at the start of the pt
   * boundary, however to improve coverage we opt for testing both
   * aligned and unaligned offsets.
   *
   * With PS64 this is no longer the case, but to ensure we
   * sometimes get the compact layout for smaller objects, apply
   * the round_up anyway.
 */
  if (obj->mm.page_sizes.sg & I915_GTT_PAGE_SIZE_64K)
   offset_low = round_down(offset_low,
      I915_GTT_PAGE_SIZE_2M);

  err = __igt_write_huge(ce, obj, size, offset_low,
           dword, num + 1);
  if (err)
   break;

  err = __igt_write_huge(ce, obj, size, offset_high,
           dword, num + 1);
  if (err)
   break;

  if (igt_timeout(end_time,
    "%s timed out on %s, offset_low=%llx offset_high=%llx, max_page_size=%x\n",
    __func__, ce->engine->name, offset_low, offset_high,
    max_page_size))
   break;
 }
 i915_gem_context_unlock_engines(ctx);

 kfree(order);

out:
 fput(file);
 return err;
}

typedef struct drm_i915_gem_object *
(*igt_create_fn)(struct drm_i915_private *i915, u32 size, u32 flags);

static inline bool igt_can_allocate_thp(struct drm_i915_private *i915)
{
 return i915->mm.gemfs && has_transparent_hugepage();
}

static struct drm_i915_gem_object *
igt_create_shmem(struct drm_i915_private *i915, u32 size, u32 flags)
{
 if (!igt_can_allocate_thp(i915)) {
  pr_info("%s missing THP support, skipping\n", __func__);
  return ERR_PTR(-ENODEV);
 }

 return i915_gem_object_create_shmem(i915, size);
}

static struct drm_i915_gem_object *
igt_create_internal(struct drm_i915_private *i915, u32 size, u32 flags)
{
 return i915_gem_object_create_internal(i915, size);
}

static struct drm_i915_gem_object *
igt_create_system(struct drm_i915_private *i915, u32 size, u32 flags)
{
 return huge_pages_object(i915, size, size);
}

static struct drm_i915_gem_object *
igt_create_local(struct drm_i915_private *i915, u32 size, u32 flags)
{
 return i915_gem_object_create_lmem(i915, size, flags);
}

static u32 igt_random_size(struct rnd_state *prng,
      u32 min_page_size,
      u32 max_page_size)
{
 u64 mask;
 u32 size;

 GEM_BUG_ON(!is_power_of_2(min_page_size));
 GEM_BUG_ON(!is_power_of_2(max_page_size));
 GEM_BUG_ON(min_page_size < PAGE_SIZE);
 GEM_BUG_ON(min_page_size > max_page_size);

 mask = ((max_page_size << 1ULL) - 1) & PAGE_MASK;
 size = prandom_u32_state(prng) & mask;
 if (size < min_page_size)
  size |= min_page_size;

 return size;
}

static int igt_ppgtt_smoke_huge(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 I915_RND_STATE(prng);
 struct {
  igt_create_fn fn;
  u32 min;
  u32 max;
 } backends[] = {
  { igt_create_internal, SZ_64K, SZ_2M,  },
  { igt_create_shmem,    SZ_64K, SZ_32M, },
  { igt_create_local,    SZ_64K, SZ_1G,  },
 };
 int err;
 int i;

 /*
  * Sanity check that the HW uses huge pages correctly through our
  * various backends -- ensure that our writes land in the right place.
 */

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(backends); ++i) {
  u32 min = backends[i].min;
  u32 max = backends[i].max;
  u32 size = max;

try_again:
  size = igt_random_size(&prng, min, rounddown_pow_of_two(size));

  obj = backends[i].fn(i915, size, 0);
  if (IS_ERR(obj)) {
   err = PTR_ERR(obj);
   if (err == -E2BIG) {
    size >>= 1;
    goto try_again;
   } else if (err == -ENODEV) {
    err = 0;
    continue;
   }

   return err;
  }

  err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
  if (err) {
   if (err == -ENXIO || err == -E2BIG || err == -ENOMEM) {
    i915_gem_object_put(obj);
    size >>= 1;
    goto try_again;
   }
   goto out_put;
  }

  if (obj->mm.page_sizes.phys < min) {
   pr_info("%s unable to allocate huge-page(s) with size=%u, i=%d\n",
    __func__, size, i);
   err = -ENOMEM;
   goto out_unpin;
  }

  err = igt_write_huge(i915, obj);
  if (err) {
   pr_err("%s write-huge failed with size=%u, i=%d\n",
          __func__, size, i);
  }
out_unpin:
  i915_gem_object_lock(obj, NULL);
  i915_gem_object_unpin_pages(obj);
  __i915_gem_object_put_pages(obj);
  i915_gem_object_unlock(obj);
out_put:
  i915_gem_object_put(obj);

  if (err == -ENOMEM || err == -ENXIO)
   err = 0;

  if (err)
   break;

  cond_resched();
 }

 return err;
}

static int igt_ppgtt_sanity_check(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 unsigned int supported = RUNTIME_INFO(i915)->page_sizes;
 struct {
  igt_create_fn fn;
  unsigned int flags;
 } backends[] = {
  { igt_create_system, 0,                        },
  { igt_create_local,  0,                        },
  { igt_create_local,  I915_BO_ALLOC_CONTIGUOUS, },
 };
 struct {
  u32 size;
  u32 pages;
 } combos[] = {
  { SZ_64K,  SZ_64K  },
  { SZ_2M,  SZ_2M  },
  { SZ_2M,  SZ_64K  },
  { SZ_2M - SZ_64K, SZ_64K  },
  { SZ_2M - SZ_4K, SZ_64K | SZ_4K },
  { SZ_2M + SZ_4K, SZ_64K | SZ_4K },
  { SZ_2M + SZ_4K, SZ_2M  | SZ_4K },
  { SZ_2M + SZ_64K, SZ_2M  | SZ_64K },
  { SZ_2M + SZ_64K, SZ_64K  },
 };
 int i, j;
 int err;

 if (supported == I915_GTT_PAGE_SIZE_4K)
  return 0;

 /*
  * Sanity check that the HW behaves with a limited set of combinations.
  * We already have a bunch of randomised testing, which should give us
  * a decent amount of variation between runs, however we should keep
  * this to limit the chances of introducing a temporary regression, by
  * testing the most obvious cases that might make something blow up.
 */

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(backends); ++i) {
  for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(combos); ++j) {
   struct drm_i915_gem_object *obj;
   u32 size = combos[j].size;
   u32 pages = combos[j].pages;

   obj = backends[i].fn(i915, size, backends[i].flags);
   if (IS_ERR(obj)) {
    err = PTR_ERR(obj);
    if (err == -ENODEV) {
     pr_info("Device lacks local memory, skipping\n");
     err = 0;
     break;
    }

    return err;
   }

   err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
   if (err) {
    i915_gem_object_put(obj);
    goto out;
   }

   GEM_BUG_ON(pages > obj->base.size);
   pages = pages & supported;

   if (pages)
    obj->mm.page_sizes.sg = pages;

   err = igt_write_huge(i915, obj);

   i915_gem_object_lock(obj, NULL);
   i915_gem_object_unpin_pages(obj);
   __i915_gem_object_put_pages(obj);
   i915_gem_object_unlock(obj);
   i915_gem_object_put(obj);

   if (err) {
    pr_err("%s write-huge failed with size=%u pages=%u i=%d, j=%d\n",
           __func__, size, pages, i, j);
    goto out;
   }
  }

  cond_resched();
 }

out:
 if (err == -ENOMEM)
  err = 0;

 return err;
}

static int igt_ppgtt_compact(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 int err;

 /*
  * Simple test to catch issues with compact 64K pages -- since the pt is
  * compacted to 256B that gives us 32 entries per pt, however since the
  * backing page for the pt is 4K, any extra entries we might incorrectly
  * write out should be ignored by the HW. If ever hit such a case this
  * test should catch it since some of our writes would land in scratch.
 */

 if (!HAS_64K_PAGES(i915)) {
  pr_info("device lacks compact 64K page support, skipping\n");
  return 0;
 }

 if (!HAS_LMEM(i915)) {
  pr_info("device lacks LMEM support, skipping\n");
  return 0;
 }

 /* We want the range to cover multiple page-table boundaries. */
 obj = i915_gem_object_create_lmem(i915, SZ_4M, 0);
 if (IS_ERR(obj))
  return PTR_ERR(obj);

 err = i915_gem_object_pin_pages_unlocked(obj);
 if (err)
  goto out_put;

 if (obj->mm.page_sizes.phys < I915_GTT_PAGE_SIZE_64K) {
  pr_info("LMEM compact unable to allocate huge-page(s)\n");
  goto out_unpin;
 }

 /*
  * Disable 2M GTT pages by forcing the page-size to 64K for the GTT
  * insertion.
 */
 obj->mm.page_sizes.sg = I915_GTT_PAGE_SIZE_64K;

 err = igt_write_huge(i915, obj);
 if (err)
  pr_err("LMEM compact write-huge failed\n");

out_unpin:
 i915_gem_object_unpin_pages(obj);
out_put:
 i915_gem_object_put(obj);

 if (err == -ENOMEM)
  err = 0;

 return err;
}

static int igt_ppgtt_mixed(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 const unsigned long flags = PIN_OFFSET_FIXED | PIN_USER;
 struct drm_i915_gem_object *obj, *on;
 struct i915_gem_engines *engines;
 struct i915_gem_engines_iter it;
 struct i915_address_space *vm;
 struct i915_gem_context *ctx;
 struct intel_context *ce;
 struct file *file;
 I915_RND_STATE(prng);
 LIST_HEAD(objects);
 struct intel_memory_region *mr;
 struct i915_vma *vma;
 unsigned int count;
 u32 i, addr;
 int *order;
 int n, err;

 /*
  * Sanity check mixing 4K and 64K pages within the same page-table via
  * the new PS64 TLB hint.
 */

 if (!HAS_64K_PAGES(i915)) {
  pr_info("device lacks PS64, skipping\n");
  return 0;
 }

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }
 vm = i915_gem_context_get_eb_vm(ctx);

 i = 0;
 addr = 0;
 do {
  u32 sz;

  sz = i915_prandom_u32_max_state(SZ_4M, &prng);
  sz = max_t(u32, sz, SZ_4K);

  mr = i915->mm.regions[INTEL_REGION_LMEM_0];
  if (i & 1)
   mr = i915->mm.regions[INTEL_REGION_SMEM];

  obj = i915_gem_object_create_region(mr, sz, 0, 0);
  if (IS_ERR(obj)) {
   err = PTR_ERR(obj);
   goto out_vm;
  }

  list_add_tail(&obj->st_link, &objects);

  vma = i915_vma_instance(obj, vm, NULL);
  if (IS_ERR(vma)) {
   err = PTR_ERR(vma);
   goto err_put;
  }

  addr = round_up(addr, mr->min_page_size);
  err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, addr | flags);
  if (err)
   goto err_put;

  if (mr->type == INTEL_MEMORY_LOCAL &&
      (vma->resource->page_sizes_gtt & I915_GTT_PAGE_SIZE_4K)) {
   err = -EINVAL;
   goto err_put;
  }

  addr += obj->base.size;
  i++;
 } while (addr <= SZ_16M);

 n = 0;
 count = 0;
 for_each_gem_engine(ce, i915_gem_context_lock_engines(ctx), it) {
  count++;
  if (!intel_engine_can_store_dword(ce->engine))
   continue;

  n++;
 }
 i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
 if (!n)
  goto err_put;

 order = i915_random_order(count * count, &prng);
 if (!order) {
  err = -ENOMEM;
  goto err_put;
 }

 i = 0;
 addr = 0;
 engines = i915_gem_context_lock_engines(ctx);
 list_for_each_entry(obj, &objects, st_link) {
  u32 rnd = i915_prandom_u32_max_state(UINT_MAX, &prng);

  addr = round_up(addr, obj->mm.region->min_page_size);

  ce = engines->engines[order[i] % engines->num_engines];
  i = (i + 1) % (count * count);
  if (!ce || !intel_engine_can_store_dword(ce->engine))
   continue;

  err = __igt_write_huge(ce, obj, obj->base.size, addr, 0, rnd);
  if (err)
   break;

  err = __igt_write_huge(ce, obj, obj->base.size, addr,
           offset_in_page(rnd) / sizeof(u32), rnd + 1);
  if (err)
   break;

  err = __igt_write_huge(ce, obj, obj->base.size, addr,
           (PAGE_SIZE / sizeof(u32)) - 1,
           rnd + 2);
  if (err)
   break;

  addr += obj->base.size;

  cond_resched();
 }

 i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
 kfree(order);
err_put:
 list_for_each_entry_safe(obj, on, &objects, st_link) {
  list_del(&obj->st_link);
  i915_gem_object_put(obj);
 }
out_vm:
 i915_vm_put(vm);
out:
 fput(file);
 return err;
}

static int igt_tmpfs_fallback(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 struct i915_address_space *vm;
 struct i915_gem_context *ctx;
 struct vfsmount *gemfs = i915->mm.gemfs;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 struct i915_vma *vma;
 struct file *file;
 u32 *vaddr;
 int err = 0;

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }
 vm = i915_gem_context_get_eb_vm(ctx);

 /*
  * Make sure that we don't burst into a ball of flames upon falling back
  * to tmpfs, which we rely on if on the off-chance we encounter a failure
  * when setting up gemfs.
 */

 i915->mm.gemfs = NULL;

 obj = i915_gem_object_create_shmem(i915, PAGE_SIZE);
 if (IS_ERR(obj)) {
  err = PTR_ERR(obj);
  goto out_restore;
 }

 vaddr = i915_gem_object_pin_map_unlocked(obj, I915_MAP_WB);
 if (IS_ERR(vaddr)) {
  err = PTR_ERR(vaddr);
  goto out_put;
 }
 *vaddr = 0xdeadbeaf;

 __i915_gem_object_flush_map(obj, 0, 64);
 i915_gem_object_unpin_map(obj);

 vma = i915_vma_instance(obj, vm, NULL);
 if (IS_ERR(vma)) {
  err = PTR_ERR(vma);
  goto out_put;
 }

 err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, PIN_USER);
 if (err)
  goto out_put;

 err = igt_check_page_sizes(vma);

 i915_vma_unpin(vma);
out_put:
 i915_gem_object_put(obj);
out_restore:
 i915->mm.gemfs = gemfs;

 i915_vm_put(vm);
out:
 fput(file);
 return err;
}

static int igt_shrink_thp(void *arg)
{
 struct drm_i915_private *i915 = arg;
 struct i915_address_space *vm;
 struct i915_gem_context *ctx;
 struct drm_i915_gem_object *obj;
 struct i915_gem_engines_iter it;
 struct intel_context *ce;
 struct i915_vma *vma;
 struct file *file;
 unsigned int flags = PIN_USER;
 unsigned int n;
 intel_wakeref_t wf;
 bool should_swap;
 int err;

 if (!igt_can_allocate_thp(i915)) {
  pr_info("missing THP support, skipping\n");
  return 0;
 }

 file = mock_file(i915);
 if (IS_ERR(file))
  return PTR_ERR(file);

 ctx = hugepage_ctx(i915, file);
 if (IS_ERR(ctx)) {
  err = PTR_ERR(ctx);
  goto out;
 }
 vm = i915_gem_context_get_eb_vm(ctx);

 /*
  * Sanity check shrinking huge-paged object -- make sure nothing blows
  * up.
 */

 obj = i915_gem_object_create_shmem(i915, SZ_2M);
 if (IS_ERR(obj)) {
  err = PTR_ERR(obj);
  goto out_vm;
 }

 vma = i915_vma_instance(obj, vm, NULL);
 if (IS_ERR(vma)) {
  err = PTR_ERR(vma);
  goto out_put;
 }

 wf = intel_runtime_pm_get(&i915->runtime_pm); /* active shrink */

 err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags);
 if (err)
  goto out_wf;

 if (obj->mm.page_sizes.phys < I915_GTT_PAGE_SIZE_2M) {
  pr_info("failed to allocate THP, finishing test early\n");
  goto out_unpin;
 }

 err = igt_check_page_sizes(vma);
 if (err)
  goto out_unpin;

 n = 0;

 for_each_gem_engine(ce, i915_gem_context_lock_engines(ctx), it) {
  if (!intel_engine_can_store_dword(ce->engine))
   continue;

  err = gpu_write(ce, vma, n++, 0xdeadbeaf);
  if (err)
   break;
 }
 i915_gem_context_unlock_engines(ctx);
 /*
  * Nuke everything *before* we unpin the pages so we can be reasonably
  * sure that when later checking get_nr_swap_pages() that some random
  * leftover object doesn't steal the remaining swap space.
 */
 i915_gem_shrink(NULL, i915, -1UL, NULL,
   I915_SHRINK_BOUND |
   I915_SHRINK_UNBOUND |
   I915_SHRINK_ACTIVE);
 i915_vma_unpin(vma);
 if (err)
  goto out_wf;

 /*
  * Now that the pages are *unpinned* shrinking should invoke
  * shmem to truncate our pages, if we have available swap.
 */
 should_swap = get_nr_swap_pages() > 0;
 i915_gem_shrink(NULL, i915, -1UL, NULL,
   I915_SHRINK_BOUND |
   I915_SHRINK_UNBOUND |
   I915_SHRINK_ACTIVE |
   I915_SHRINK_WRITEBACK);
 if (should_swap == i915_gem_object_has_pages(obj)) {
  pr_err("unexpected pages mismatch, should_swap=%s\n",
         str_yes_no(should_swap));
  err = -EINVAL;
  goto out_wf;
 }

 if (should_swap == (obj->mm.page_sizes.sg || obj->mm.page_sizes.phys)) {
  pr_err("unexpected residual page-size bits, should_swap=%s\n",
         str_yes_no(should_swap));
  err = -EINVAL;
  goto out_wf;
 }

 err = i915_vma_pin(vma, 0, 0, flags);
 if (err)
  goto out_wf;

 while (n--) {
  err = cpu_check(obj, n, 0xdeadbeaf);
  if (err)
   break;
 }

out_unpin:
 i915_vma_unpin(vma);
out_wf:
 intel_runtime_pm_put(&i915->runtime_pm, wf);
out_put:
 i915_gem_object_put(obj);
out_vm:
 i915_vm_put(vm);
out:
 fput(file);
 return err;
}

int i915_gem_huge_page_mock_selftests(void)
{
 static const struct i915_subtest tests[] = {
  SUBTEST(igt_mock_exhaust_device_supported_pages),
  SUBTEST(igt_mock_memory_region_huge_pages),
  SUBTEST(igt_mock_ppgtt_misaligned_dma),
 };
 struct drm_i915_private *i915;
 struct i915_ppgtt *ppgtt;
 int err;

 i915 = mock_gem_device();
 if (!i915)
  return -ENOMEM;

 /* Pretend to be a device which supports the 48b PPGTT */
 RUNTIME_INFO(i915)->ppgtt_type = INTEL_PPGTT_FULL;
 RUNTIME_INFO(i915)->ppgtt_size = 48;

 ppgtt = i915_ppgtt_create(to_gt(i915), 0);
 if (IS_ERR(ppgtt)) {
  err = PTR_ERR(ppgtt);
  goto out_unlock;
 }

 if (!i915_vm_is_4lvl(&ppgtt->vm)) {
  pr_err("failed to create 48b PPGTT\n");
  err = -EINVAL;
  goto out_put;
 }

 /* If we were ever hit this then it's time to mock the 64K scratch */
 if (!i915_vm_has_scratch_64K(&ppgtt->vm)) {
  pr_err("PPGTT missing 64K scratch page\n");
  err = -EINVAL;
  goto out_put;
 }

 err = i915_subtests(tests, ppgtt);

out_put:
 i915_vm_put(&ppgtt->vm);
out_unlock:
 mock_destroy_device(i915);
 return err;
}

int i915_gem_huge_page_live_selftests(struct drm_i915_private *i915)
{
 static const struct i915_subtest tests[] = {
  SUBTEST(igt_shrink_thp),
  SUBTEST(igt_tmpfs_fallback),
  SUBTEST(igt_ppgtt_smoke_huge),
  SUBTEST(igt_ppgtt_sanity_check),
  SUBTEST(igt_ppgtt_compact),
  SUBTEST(igt_ppgtt_mixed),
  SUBTEST(igt_ppgtt_huge_fill),
  SUBTEST(igt_ppgtt_64K),
 };

 if (!HAS_PPGTT(i915)) {
  pr_info("PPGTT not supported, skipping live-selftests\n");
  return 0;
 }

 if (intel_gt_is_wedged(to_gt(i915)))
  return 0;

 return i915_live_subtests(tests, i915);
}