<div dir="ltr"><div class="gmail_quote"><div dir="ltr" class="gmail_attr">On Thu, Jun 30, 2022 at 10:14 AM Matthew Auld <<a href="mailto:matthew.auld@intel.com">matthew.auld@intel.com</a>> wrote:<br></div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0px 0px 0px 0.8ex;border-left:1px solid rgb(204,204,204);padding-left:1ex">On 30/06/2022 06:11, Jason Ekstrand wrote:<br>
> On Sat, Jun 25, 2022 at 8:49 PM Niranjana Vishwanathapura <br>
> <<a href="mailto:niranjana.vishwanathapura@intel.com" target="_blank">niranjana.vishwanathapura@intel.com</a> <br>
> <mailto:<a href="mailto:niranjana.vishwanathapura@intel.com" target="_blank">niranjana.vishwanathapura@intel.com</a>>> wrote:<br>
> <br>
>     VM_BIND and related uapi definitions<br>
> <br>
>     v2: Reduce the scope to simple Mesa use case.<br>
>     v3: Expand VM_UNBIND documentation and add<br>
>          I915_GEM_VM_BIND/UNBIND_FENCE_VALID<br>
>          and I915_GEM_VM_BIND_TLB_FLUSH flags.<br>
>     v4: Remove I915_GEM_VM_BIND_TLB_FLUSH flag and add additional<br>
>          documentation for vm_bind/unbind.<br>
>     v5: Remove TLB flush requirement on VM_UNBIND.<br>
>          Add version support to stage implementation.<br>
>     v6: Define and use drm_i915_gem_timeline_fence structure for<br>
>          all timeline fences.<br>
>     v7: Rename I915_PARAM_HAS_VM_BIND to I915_PARAM_VM_BIND_VERSION.<br>
>          Update documentation on async vm_bind/unbind and versioning.<br>
>          Remove redundant vm_bind/unbind FENCE_VALID flag, execbuf3<br>
>          batch_count field and I915_EXEC3_SECURE flag.<br>
> <br>
>     Signed-off-by: Niranjana Vishwanathapura<br>
>     <<a href="mailto:niranjana.vishwanathapura@intel.com" target="_blank">niranjana.vishwanathapura@intel.com</a><br>
>     <mailto:<a href="mailto:niranjana.vishwanathapura@intel.com" target="_blank">niranjana.vishwanathapura@intel.com</a>>><br>
>     Reviewed-by: Daniel Vetter <<a href="mailto:daniel.vetter@ffwll.ch" target="_blank">daniel.vetter@ffwll.ch</a><br>
>     <mailto:<a href="mailto:daniel.vetter@ffwll.ch" target="_blank">daniel.vetter@ffwll.ch</a>>><br>
>     ---<br>
>       Documentation/gpu/rfc/i915_vm_bind.h | 280 +++++++++++++++++++++++++++<br>
>       1 file changed, 280 insertions(+)<br>
>       create mode 100644 Documentation/gpu/rfc/i915_vm_bind.h<br>
> <br>
>     diff --git a/Documentation/gpu/rfc/i915_vm_bind.h<br>
>     b/Documentation/gpu/rfc/i915_vm_bind.h<br>
>     new file mode 100644<br>
>     index 000000000000..a93e08bceee6<br>
>     --- /dev/null<br>
>     +++ b/Documentation/gpu/rfc/i915_vm_bind.h<br>
>     @@ -0,0 +1,280 @@<br>
>     +/* SPDX-License-Identifier: MIT */<br>
>     +/*<br>
>     + * Copyright © 2022 Intel Corporation<br>
>     + */<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * DOC: I915_PARAM_VM_BIND_VERSION<br>
>     + *<br>
>     + * VM_BIND feature version supported.<br>
>     + * See typedef drm_i915_getparam_t param.<br>
>     + *<br>
>     + * Specifies the VM_BIND feature version supported.<br>
>     + * The following versions of VM_BIND have been defined:<br>
>     + *<br>
>     + * 0: No VM_BIND support.<br>
>     + *<br>
>     + * 1: In VM_UNBIND calls, the UMD must specify the exact mappings<br>
>     created<br>
>     + *    previously with VM_BIND, the ioctl will not support unbinding<br>
>     multiple<br>
>     + *    mappings or splitting them. Similarly, VM_BIND calls will not<br>
>     replace<br>
>     + *    any existing mappings.<br>
>     + *<br>
>     + * 2: The restrictions on unbinding partial or multiple mappings is<br>
>     + *    lifted, Similarly, binding will replace any mappings in the<br>
>     given range.<br>
>     + *<br>
>     + * See struct drm_i915_gem_vm_bind and struct drm_i915_gem_vm_unbind.<br>
>     + */<br>
>     +#define I915_PARAM_VM_BIND_VERSION     57<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * DOC: I915_VM_CREATE_FLAGS_USE_VM_BIND<br>
>     + *<br>
>     + * Flag to opt-in for VM_BIND mode of binding during VM creation.<br>
>     + * See struct drm_i915_gem_vm_control flags.<br>
>     + *<br>
>     + * The older execbuf2 ioctl will not support VM_BIND mode of operation.<br>
>     + * For VM_BIND mode, we have new execbuf3 ioctl which will not<br>
>     accept any<br>
>     + * execlist (See struct drm_i915_gem_execbuffer3 for more details).<br>
>     + */<br>
>     +#define I915_VM_CREATE_FLAGS_USE_VM_BIND       (1 << 0)<br>
>     +<br>
>     +/* VM_BIND related ioctls */<br>
>     +#define DRM_I915_GEM_VM_BIND           0x3d<br>
>     +#define DRM_I915_GEM_VM_UNBIND         0x3e<br>
>     +#define DRM_I915_GEM_EXECBUFFER3       0x3f<br>
>     +<br>
>     +#define DRM_IOCTL_I915_GEM_VM_BIND           <br>
>       DRM_IOWR(DRM_COMMAND_BASE + DRM_I915_GEM_VM_BIND, struct<br>
>     drm_i915_gem_vm_bind)<br>
>     +#define DRM_IOCTL_I915_GEM_VM_UNBIND         <br>
>       DRM_IOWR(DRM_COMMAND_BASE + DRM_I915_GEM_VM_UNBIND, struct<br>
>     drm_i915_gem_vm_bind)<br>
>     +#define DRM_IOCTL_I915_GEM_EXECBUFFER3       <br>
>       DRM_IOWR(DRM_COMMAND_BASE + DRM_I915_GEM_EXECBUFFER3, struct<br>
>     drm_i915_gem_execbuffer3)<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * struct drm_i915_gem_timeline_fence - An input or output timeline<br>
>     fence.<br>
>     + *<br>
>     + * The operation will wait for input fence to signal.<br>
>     + *<br>
>     + * The returned output fence will be signaled after the completion<br>
>     of the<br>
>     + * operation.<br>
>     + */<br>
>     +struct drm_i915_gem_timeline_fence {<br>
>     +       /** @handle: User's handle for a drm_syncobj to wait on or<br>
>     signal. */<br>
>     +       __u32 handle;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @flags: Supported flags are:<br>
>     +        *<br>
>     +        * I915_TIMELINE_FENCE_WAIT:<br>
>     +        * Wait for the input fence before the operation.<br>
>     +        *<br>
>     +        * I915_TIMELINE_FENCE_SIGNAL:<br>
>     +        * Return operation completion fence as output.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u32 flags;<br>
>     +#define I915_TIMELINE_FENCE_WAIT            (1 << 0)<br>
>     +#define I915_TIMELINE_FENCE_SIGNAL          (1 << 1)<br>
>     +#define __I915_TIMELINE_FENCE_UNKNOWN_FLAGS<br>
>     (-(I915_TIMELINE_FENCE_SIGNAL << 1))<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @value: A point in the timeline.<br>
>     +        * Value must be 0 for a binary drm_syncobj. A Value of 0 for a<br>
>     +        * timeline drm_syncobj is invalid as it turns a drm_syncobj<br>
>     into a<br>
>     +        * binary one.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 value;<br>
>     +};<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * struct drm_i915_gem_vm_bind - VA to object mapping to bind.<br>
>     + *<br>
>     + * This structure is passed to VM_BIND ioctl and specifies the<br>
>     mapping of GPU<br>
>     + * virtual address (VA) range to the section of an object that<br>
>     should be bound<br>
>     + * in the device page table of the specified address space (VM).<br>
>     + * The VA range specified must be unique (ie., not currently bound)<br>
>     and can<br>
>     + * be mapped to whole object or a section of the object (partial<br>
>     binding).<br>
>     + * Multiple VA mappings can be created to the same section of the<br>
>     object<br>
>     + * (aliasing).<br>
>     + *<br>
>     + * The @start, @offset and @length must be 4K page aligned. However<br>
>     the DG2<br>
>     + * and XEHPSDV has 64K page size for device local-memory and has<br>
>     compact page<br>
>     + * table. On those platforms, for binding device local-memory<br>
>     objects, the<br>
>     + * @start must be 2M aligned, @offset and @length must be 64K aligned.<br>
> <br>
> <br>
> This is not acceptable.  We need 64K granularity.  This includes the <br>
> starting address, the BO offset, and the length.  Why?  The tl;dr is <br>
> that it's a requirement for about 50% of D3D12 apps if we want them to <br>
> run on Linux via D3D12.  A longer explanation follows.  I don't <br>
> necessarily expect kernel folks to get all the details but hopefully <br>
> I'll have left enough of a map that some of the Intel Mesa folks can <br>
> help fill in details.<br>
> <br>
> Many modern D3D12 apps have a hard requirement on Tier2 tiled <br>
> resources.  This is a feature that Intel has supported in the D3D12 <br>
> driver since Skylake.  In order to implement this feature, VKD3D <br>
> requires the various sparseResidencyImage* and sparseResidency*Sampled <br>
> Vulkan features.  If we want those apps to work (there's getting to be <br>
> quite a few of them), we need to implement the Vulkan sparse residency <br>
> features.<br>
> |<br>
> |<br>
> What is sparse residency?  I'm glad you asked!  The sparse residency <br>
> features allow a client to separately bind each miplevel or array slice <br>
> of an image to a chunk of device memory independently, without affecting <br>
> any other areas of the image.  Once you get to a high enough miplevel <br>
> that everything fits inside a single sparse image block (that's a <br>
> technical Vulkan term you can search for in the spec), you can enter a <br>
> "miptail" which contains all the remaining miplevels in a single sparse <br>
> image block.<br>
> <br>
> The term "sparse image block" is what the Vulkan spec uses.  On Intel <br>
> hardware and in the docs, it's what we call a "tile".  Specifically, the <br>
> image needs to use Yf or Ys tiling on SKL-TGL or a Tile64 on DG2+.  This <br>
> is because Tile4 and legacy X and Y-tiling don't provide any guarantees <br>
> about page alignment for slices.  Yf, Ys, and Tile64, on the other hand, <br>
> align all slices of the image to a tile boundary, allowing us to map <br>
> memory to different slices independently, assuming we have 64K (or 4K <br>
> for Yf) VM_BIND granularity.  (4K isn't actually a requirement for <br>
> SKL-TGL; we can use Ys all the time which has 64K tiles but there's no <br>
> reason to not support 4K alignments on integrated.)<br>
> <br>
> Someone may be tempted to ask, "Can't we wiggle the strides around or <br>
> something to make it work?"  I thought about that and no, you can't.  <br>
> The problem here is LOD2+.  Sure, you can have a stride such that the <br>
> image is a multiple of 2M worth of tiles across.  That'll work fine for <br>
> LOD0 and LOD1; both will be 2M aligned.  However, LOD2 won't be and <br>
> there's no way to control that.  The hardware will place it to the right <br>
> of LOD1 by ROUND_UP(width, tile_width) pixels and there's nothing you <br>
> can do about that.  If that position doesn't happen to hit a 2M <br>
> boundary, you're out of luck.<br>
> <br>
> I hope that explanation provides enough detail.  Sadly, this is one of <br>
> those things which has a lot of moving pieces all over different bits of <br>
> the hardware and various APIs and they all have to work together just <br>
> right for it to all come out in the end.  But, yeah, we really need 64K <br>
> aligned binding if we want VKD3D to work.<br>
<br>
Just to confirm, the new model would be to enforce 64K GTT alignment for <br>
lmem pages, and then for smem pages we would only require 4K alignment, <br>
but with the added restriction that userspace will never try to mix the <br>
two (lmem vs smem) within the same 2M va range (page-table). The kernel <br>
will verify this and throw an error if needed. This model should work <br>
with the above?<br></blockquote><div><br></div><div>Mesa doesn't have full control over BO placement so I don't think we can guarantee quite as much as you want there.  We can guarantee, I think, that we never place LMEM-only and SMEM-only in the same 2M block.  However, most BOs will be LMEM+SMEM (with a preference for LMEM) and then it'll be up to the kernel to sort out any issues.  Is that reasonable?</div><div><br></div><div>--Jason</div><div><br></div><div> </div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0px 0px 0px 0.8ex;border-left:1px solid rgb(204,204,204);padding-left:1ex">
> <br>
> --Jason<br>
> <br>
>     + * Also, for such mappings, i915 will reserve the whole 2M range<br>
>     for it so as<br>
>     + * to not allow multiple mappings in that 2M range (Compact page<br>
>     tables do not<br>
>     + * allow 64K page and 4K page bindings in the same 2M range).<br>
>     + *<br>
>     + * Error code -EINVAL will be returned if @start, @offset and<br>
>     @length are not<br>
>     + * properly aligned. In version 1 (See I915_PARAM_VM_BIND_VERSION),<br>
>     error code<br>
>     + * -ENOSPC will be returned if the VA range specified can't be<br>
>     reserved.<br>
>     + *<br>
>     + * VM_BIND/UNBIND ioctl calls executed on different CPU threads<br>
>     concurrently<br>
>     + * are not ordered. Furthermore, parts of the VM_BIND operation can<br>
>     be done<br>
>     + * asynchronously, if valid @fence is specified.<br>
>     + */<br>
>     +struct drm_i915_gem_vm_bind {<br>
>     +       /** @vm_id: VM (address space) id to bind */<br>
>     +       __u32 vm_id;<br>
>     +<br>
>     +       /** @handle: Object handle */<br>
>     +       __u32 handle;<br>
>     +<br>
>     +       /** @start: Virtual Address start to bind */<br>
>     +       __u64 start;<br>
>     +<br>
>     +       /** @offset: Offset in object to bind */<br>
>     +       __u64 offset;<br>
>     +<br>
>     +       /** @length: Length of mapping to bind */<br>
>     +       __u64 length;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @flags: Supported flags are:<br>
>     +        *<br>
>     +        * I915_GEM_VM_BIND_READONLY:<br>
>     +        * Mapping is read-only.<br>
>     +        *<br>
>     +        * I915_GEM_VM_BIND_CAPTURE:<br>
>     +        * Capture this mapping in the dump upon GPU error.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 flags;<br>
>     +#define I915_GEM_VM_BIND_READONLY      (1 << 1)<br>
>     +#define I915_GEM_VM_BIND_CAPTURE       (1 << 2)<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @fence: Timeline fence for bind completion signaling.<br>
>     +        *<br>
>     +        * It is an out fence, hence using I915_TIMELINE_FENCE_WAIT flag<br>
>     +        * is invalid, and an error will be returned.<br>
>     +        */<br>
>     +       struct drm_i915_gem_timeline_fence fence;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @extensions: Zero-terminated chain of extensions.<br>
>     +        *<br>
>     +        * For future extensions. See struct i915_user_extension.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 extensions;<br>
>     +};<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * struct drm_i915_gem_vm_unbind - VA to object mapping to unbind.<br>
>     + *<br>
>     + * This structure is passed to VM_UNBIND ioctl and specifies the<br>
>     GPU virtual<br>
>     + * address (VA) range that should be unbound from the device page<br>
>     table of the<br>
>     + * specified address space (VM). VM_UNBIND will force unbind the<br>
>     specified<br>
>     + * range from device page table without waiting for any GPU job to<br>
>     complete.<br>
>     + * It is UMDs responsibility to ensure the mapping is no longer in<br>
>     use before<br>
>     + * calling VM_UNBIND.<br>
>     + *<br>
>     + * If the specified mapping is not found, the ioctl will simply<br>
>     return without<br>
>     + * any error.<br>
>     + *<br>
>     + * VM_BIND/UNBIND ioctl calls executed on different CPU threads<br>
>     concurrently<br>
>     + * are not ordered. Furthermore, parts of the VM_UNBIND operation<br>
>     can be done<br>
>     + * asynchronously, if valid @fence is specified.<br>
>     + */<br>
>     +struct drm_i915_gem_vm_unbind {<br>
>     +       /** @vm_id: VM (address space) id to bind */<br>
>     +       __u32 vm_id;<br>
>     +<br>
>     +       /** @rsvd: Reserved, MBZ */<br>
>     +       __u32 rsvd;<br>
>     +<br>
>     +       /** @start: Virtual Address start to unbind */<br>
>     +       __u64 start;<br>
>     +<br>
>     +       /** @length: Length of mapping to unbind */<br>
>     +       __u64 length;<br>
>     +<br>
>     +       /** @flags: Currently reserved, MBZ */<br>
>     +       __u64 flags;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @fence: Timeline fence for unbind completion signaling.<br>
>     +        *<br>
>     +        * It is an out fence, hence using I915_TIMELINE_FENCE_WAIT flag<br>
>     +        * is invalid, and an error will be returned.<br>
>     +        */<br>
>     +       struct drm_i915_gem_timeline_fence fence;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @extensions: Zero-terminated chain of extensions.<br>
>     +        *<br>
>     +        * For future extensions. See struct i915_user_extension.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 extensions;<br>
>     +};<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * struct drm_i915_gem_execbuffer3 - Structure for<br>
>     DRM_I915_GEM_EXECBUFFER3<br>
>     + * ioctl.<br>
>     + *<br>
>     + * DRM_I915_GEM_EXECBUFFER3 ioctl only works in VM_BIND mode and<br>
>     VM_BIND mode<br>
>     + * only works with this ioctl for submission.<br>
>     + * See I915_VM_CREATE_FLAGS_USE_VM_BIND.<br>
>     + */<br>
>     +struct drm_i915_gem_execbuffer3 {<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @ctx_id: Context id<br>
>     +        *<br>
>     +        * Only contexts with user engine map are allowed.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u32 ctx_id;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @engine_idx: Engine index<br>
>     +        *<br>
>     +        * An index in the user engine map of the context specified<br>
>     by @ctx_id.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u32 engine_idx;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @batch_address: Batch gpu virtual address/es.<br>
>     +        *<br>
>     +        * For normal submission, it is the gpu virtual address of<br>
>     the batch<br>
>     +        * buffer. For parallel submission, it is a pointer to an<br>
>     array of<br>
>     +        * batch buffer gpu virtual addresses with array size equal<br>
>     to the<br>
>     +        * number of (parallel) engines involved in that submission (See<br>
>     +        * struct i915_context_engines_parallel_submit).<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 batch_address;<br>
>     +<br>
>     +       /** @flags: Currently reserved, MBZ */<br>
>     +       __u64 flags;<br>
>     +<br>
>     +       /** @rsvd1: Reserved, MBZ */<br>
>     +       __u32 rsvd1;<br>
>     +<br>
>     +       /** @fence_count: Number of fences in @timeline_fences array. */<br>
>     +       __u32 fence_count;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @timeline_fences: Pointer to an array of timeline fences.<br>
>     +        *<br>
>     +        * Timeline fences are of format struct<br>
>     drm_i915_gem_timeline_fence.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 timeline_fences;<br>
>     +<br>
>     +       /** @rsvd2: Reserved, MBZ */<br>
>     +       __u64 rsvd2;<br>
>     +<br>
>     +       /**<br>
>     +        * @extensions: Zero-terminated chain of extensions.<br>
>     +        *<br>
>     +        * For future extensions. See struct i915_user_extension.<br>
>     +        */<br>
>     +       __u64 extensions;<br>
>     +};<br>
>     +<br>
>     +/**<br>
>     + * struct drm_i915_gem_create_ext_vm_private - Extension to make<br>
>     the object<br>
>     + * private to the specified VM.<br>
>     + *<br>
>     + * See struct drm_i915_gem_create_ext.<br>
>     + */<br>
>     +struct drm_i915_gem_create_ext_vm_private {<br>
>     +#define I915_GEM_CREATE_EXT_VM_PRIVATE         2<br>
>     +       /** @base: Extension link. See struct i915_user_extension. */<br>
>     +       struct i915_user_extension base;<br>
>     +<br>
>     +       /** @vm_id: Id of the VM to which the object is private */<br>
>     +       __u32 vm_id;<br>
>     +};<br>
>     -- <br>
>     2.21.0.rc0.32.g243a4c7e27<br>
> <br>
</blockquote></div></div>