xref: /openbmc/qemu/include/hw/virtio/virtio-gpu.h (revision 1c37425423f60c3e0deec6e942cfb17982fd8b6d)
1 /*
2  * Virtio GPU Device
3  *
4  * Copyright Red Hat, Inc. 2013-2014
5  *
6  * Authors:
7  *     Dave Airlie <airlied@redhat.com>
8  *     Gerd Hoffmann <kraxel@redhat.com>
9  *
10  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.
11  * See the COPYING file in the top-level directory.
12  */
13 
14 #ifndef HW_VIRTIO_GPU_H
15 #define HW_VIRTIO_GPU_H
16 
17 #include "qemu/queue.h"
18 #include "ui/qemu-pixman.h"
19 #include "ui/console.h"
20 #include "hw/virtio/virtio.h"
21 #include "qemu/log.h"
22 #include "system/vhost-user-backend.h"
23 #include "qapi/qapi-types-virtio.h"
24 
25 #include "standard-headers/linux/virtio_gpu.h"
26 #include "standard-headers/linux/virtio_ids.h"
27 #include "qom/object.h"
28 
29 #define TYPE_VIRTIO_GPU_BASE "virtio-gpu-base"
30 OBJECT_DECLARE_TYPE(VirtIOGPUBase, VirtIOGPUBaseClass,
31                     VIRTIO_GPU_BASE)
32 
33 #define TYPE_VIRTIO_GPU "virtio-gpu-device"
34 OBJECT_DECLARE_TYPE(VirtIOGPU, VirtIOGPUClass, VIRTIO_GPU)
35 
36 #define TYPE_VIRTIO_GPU_GL "virtio-gpu-gl-device"
37 OBJECT_DECLARE_SIMPLE_TYPE(VirtIOGPUGL, VIRTIO_GPU_GL)
38 
39 #define TYPE_VHOST_USER_GPU "vhost-user-gpu"
40 OBJECT_DECLARE_SIMPLE_TYPE(VhostUserGPU, VHOST_USER_GPU)
41 
42 #define TYPE_VIRTIO_GPU_RUTABAGA "virtio-gpu-rutabaga-device"
43 OBJECT_DECLARE_SIMPLE_TYPE(VirtIOGPURutabaga, VIRTIO_GPU_RUTABAGA)
44 
45 struct virtio_gpu_simple_resource {
46     uint32_t resource_id;
47     uint32_t width;
48     uint32_t height;
49     uint32_t format;
50     uint64_t *addrs;
51     struct iovec *iov;
52     unsigned int iov_cnt;
53     uint32_t scanout_bitmask;
54     pixman_image_t *image;
55     qemu_pixman_shareable share_handle;
56     uint64_t hostmem;
57 
58     uint64_t blob_size;
59     void *blob;
60     int dmabuf_fd;
61     uint8_t *remapped;
62 
63     QTAILQ_ENTRY(virtio_gpu_simple_resource) next;
64 };
65 
66 struct virtio_gpu_framebuffer {
67     pixman_format_code_t format;
68     uint32_t bytes_pp;
69     uint32_t width, height;
70     uint32_t stride;
71     uint32_t offset;
72 };
73 
74 struct virtio_gpu_scanout {
75     QemuConsole *con;
76     DisplaySurface *ds;
77     uint32_t width, height;
78     int x, y;
79     int invalidate;
80     uint32_t resource_id;
81     struct virtio_gpu_update_cursor cursor;
82     QEMUCursor *current_cursor;
83     struct virtio_gpu_framebuffer fb;
84 };
85 
86 struct virtio_gpu_requested_state {
87     uint16_t width_mm, height_mm;
88     uint32_t width, height;
89     uint32_t refresh_rate;
90     int x, y;
91 };
92 
93 enum virtio_gpu_base_conf_flags {
94     VIRTIO_GPU_FLAG_VIRGL_ENABLED = 1,
95     VIRTIO_GPU_FLAG_STATS_ENABLED,
96     VIRTIO_GPU_FLAG_EDID_ENABLED,
97     VIRTIO_GPU_FLAG_DMABUF_ENABLED,
98     VIRTIO_GPU_FLAG_BLOB_ENABLED,
99     VIRTIO_GPU_FLAG_CONTEXT_INIT_ENABLED,
100     VIRTIO_GPU_FLAG_RUTABAGA_ENABLED,
101     VIRTIO_GPU_FLAG_VENUS_ENABLED,
102     VIRTIO_GPU_FLAG_RESOURCE_UUID_ENABLED,
103 };
104 
105 #define virtio_gpu_virgl_enabled(_cfg) \
106     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_VIRGL_ENABLED))
107 #define virtio_gpu_stats_enabled(_cfg) \
108     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_STATS_ENABLED))
109 #define virtio_gpu_edid_enabled(_cfg) \
110     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_EDID_ENABLED))
111 #define virtio_gpu_dmabuf_enabled(_cfg) \
112     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_DMABUF_ENABLED))
113 #define virtio_gpu_blob_enabled(_cfg) \
114     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_BLOB_ENABLED))
115 #define virtio_gpu_context_init_enabled(_cfg) \
116     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_CONTEXT_INIT_ENABLED))
117 #define virtio_gpu_rutabaga_enabled(_cfg) \
118     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_RUTABAGA_ENABLED))
119 #define virtio_gpu_resource_uuid_enabled(_cfg) \
120     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_RESOURCE_UUID_ENABLED))
121 #define virtio_gpu_hostmem_enabled(_cfg) \
122     (_cfg.hostmem > 0)
123 #define virtio_gpu_venus_enabled(_cfg) \
124     (_cfg.flags & (1 << VIRTIO_GPU_FLAG_VENUS_ENABLED))
125 
126 struct virtio_gpu_base_conf {
127     uint32_t max_outputs;
128     uint32_t flags;
129     uint32_t xres;
130     uint32_t yres;
131     uint64_t hostmem;
132     VirtIOGPUOutputList *outputs;
133 };
134 
135 struct virtio_gpu_ctrl_command {
136     VirtQueueElement elem;
137     VirtQueue *vq;
138     struct virtio_gpu_ctrl_hdr cmd_hdr;
139     uint32_t error;
140     bool finished;
141     QTAILQ_ENTRY(virtio_gpu_ctrl_command) next;
142 };
143 
144 struct VirtIOGPUBase {
145     VirtIODevice parent_obj;
146 
147     Error *migration_blocker;
148 
149     struct virtio_gpu_base_conf conf;
150     struct virtio_gpu_config virtio_config;
151     const GraphicHwOps *hw_ops;
152 
153     int renderer_blocked;
154     int enable;
155 
156     MemoryRegion hostmem;
157 
158     struct virtio_gpu_scanout scanout[VIRTIO_GPU_MAX_SCANOUTS];
159 
160     int enabled_output_bitmask;
161     struct virtio_gpu_requested_state req_state[VIRTIO_GPU_MAX_SCANOUTS];
162 };
163 
164 struct VirtIOGPUBaseClass {
165     VirtioDeviceClass parent;
166 
167     void (*gl_flushed)(VirtIOGPUBase *g);
168 };
169 
170 #define VIRTIO_GPU_BASE_PROPERTIES(_state, _conf)                       \
171     DEFINE_PROP_UINT32("max_outputs", _state, _conf.max_outputs, 1),    \
172     DEFINE_PROP_VIRTIO_GPU_OUTPUT_LIST("outputs", _state, _conf.outputs), \
173     DEFINE_PROP_BIT("edid", _state, _conf.flags, \
174                     VIRTIO_GPU_FLAG_EDID_ENABLED, true), \
175     DEFINE_PROP_UINT32("xres", _state, _conf.xres, 1280), \
176     DEFINE_PROP_UINT32("yres", _state, _conf.yres, 800)
177 
178 typedef struct VGPUDMABuf {
179     QemuDmaBuf *buf;
180     uint32_t scanout_id;
181     QTAILQ_ENTRY(VGPUDMABuf) next;
182 } VGPUDMABuf;
183 
184 struct VirtIOGPU {
185     VirtIOGPUBase parent_obj;
186 
187     uint8_t scanout_vmstate_version;
188     uint64_t conf_max_hostmem;
189 
190     VirtQueue *ctrl_vq;
191     VirtQueue *cursor_vq;
192 
193     QEMUBH *ctrl_bh;
194     QEMUBH *cursor_bh;
195     QEMUBH *reset_bh;
196     QemuCond reset_cond;
197     bool reset_finished;
198 
199     QTAILQ_HEAD(, virtio_gpu_simple_resource) reslist;
200     QTAILQ_HEAD(, virtio_gpu_ctrl_command) cmdq;
201     QTAILQ_HEAD(, virtio_gpu_ctrl_command) fenceq;
202 
203     uint64_t hostmem;
204 
205     bool processing_cmdq;
206 
207     uint32_t inflight;
208     struct {
209         uint32_t max_inflight;
210         uint32_t requests;
211         uint32_t req_3d;
212         uint32_t bytes_3d;
213     } stats;
214 
215     struct {
216         QTAILQ_HEAD(, VGPUDMABuf) bufs;
217         VGPUDMABuf *primary[VIRTIO_GPU_MAX_SCANOUTS];
218     } dmabuf;
219 
220     GArray *capset_ids;
221 };
222 
223 struct VirtIOGPUClass {
224     VirtIOGPUBaseClass parent;
225 
226     void (*handle_ctrl)(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq);
227     void (*process_cmd)(VirtIOGPU *g, struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd);
228     void (*update_cursor_data)(VirtIOGPU *g,
229                                struct virtio_gpu_scanout *s,
230                                uint32_t resource_id);
231     void (*resource_destroy)(VirtIOGPU *g,
232                              struct virtio_gpu_simple_resource *res,
233                              Error **errp);
234 };
235 
236 /* VirtIOGPUGL renderer states */
237 typedef enum {
238     RS_START,       /* starting state */
239     RS_INIT_FAILED, /* failed initialisation */
240     RS_INITED,      /* initialised and working */
241     RS_RESET,       /* inited and reset pending, moves to start after reset */
242 } RenderState;
243 
244 struct VirtIOGPUGL {
245     struct VirtIOGPU parent_obj;
246 
247     RenderState renderer_state;
248 
249     QEMUTimer *fence_poll;
250     QEMUTimer *print_stats;
251 
252     QEMUBH *cmdq_resume_bh;
253 };
254 
255 struct VhostUserGPU {
256     VirtIOGPUBase parent_obj;
257 
258     VhostUserBackend *vhost;
259     int vhost_gpu_fd; /* closed by the chardev */
260     CharBackend vhost_chr;
261     QemuDmaBuf *dmabuf[VIRTIO_GPU_MAX_SCANOUTS];
262     bool backend_blocked;
263 };
264 
265 #define MAX_SLOTS 4096
266 
267 struct MemoryRegionInfo {
268     int used;
269     MemoryRegion mr;
270     uint32_t resource_id;
271 };
272 
273 struct rutabaga;
274 
275 struct VirtIOGPURutabaga {
276     VirtIOGPU parent_obj;
277     struct MemoryRegionInfo memory_regions[MAX_SLOTS];
278     uint64_t capset_mask;
279     char *wayland_socket_path;
280     char *wsi;
281     bool headless;
282     uint32_t num_capsets;
283     struct rutabaga *rutabaga;
284 };
285 
286 #define VIRTIO_GPU_FILL_CMD(out) do {                                   \
287         size_t virtiogpufillcmd_s_ =                                    \
288             iov_to_buf(cmd->elem.out_sg, cmd->elem.out_num, 0,          \
289                        &out, sizeof(out));                              \
290         if (virtiogpufillcmd_s_ != sizeof(out)) {                       \
291             qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,                              \
292                           "%s: command size incorrect %zu vs %zu\n",    \
293                           __func__, virtiogpufillcmd_s_, sizeof(out));  \
294             return;                                                     \
295         }                                                               \
296     } while (0)
297 
298 /* virtio-gpu-base.c */
299 bool virtio_gpu_base_device_realize(DeviceState *qdev,
300                                     VirtIOHandleOutput ctrl_cb,
301                                     VirtIOHandleOutput cursor_cb,
302                                     Error **errp);
303 void virtio_gpu_base_device_unrealize(DeviceState *qdev);
304 void virtio_gpu_base_reset(VirtIOGPUBase *g);
305 void virtio_gpu_base_fill_display_info(VirtIOGPUBase *g,
306                         struct virtio_gpu_resp_display_info *dpy_info);
307 
308 void virtio_gpu_base_generate_edid(VirtIOGPUBase *g, int scanout,
309                                    struct virtio_gpu_resp_edid *edid);
310 /* virtio-gpu.c */
311 struct virtio_gpu_simple_resource *
312 virtio_gpu_find_resource(VirtIOGPU *g, uint32_t resource_id);
313 
314 void virtio_gpu_ctrl_response(VirtIOGPU *g,
315                               struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd,
316                               struct virtio_gpu_ctrl_hdr *resp,
317                               size_t resp_len);
318 void virtio_gpu_ctrl_response_nodata(VirtIOGPU *g,
319                                      struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd,
320                                      enum virtio_gpu_ctrl_type type);
321 void virtio_gpu_get_display_info(VirtIOGPU *g,
322                                  struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd);
323 void virtio_gpu_get_edid(VirtIOGPU *g,
324                          struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd);
325 int virtio_gpu_create_mapping_iov(VirtIOGPU *g,
326                                   uint32_t nr_entries, uint32_t offset,
327                                   struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd,
328                                   uint64_t **addr, struct iovec **iov,
329                                   uint32_t *niov);
330 void virtio_gpu_cleanup_mapping_iov(VirtIOGPU *g,
331                                     struct iovec *iov, uint32_t count);
332 void virtio_gpu_cleanup_mapping(VirtIOGPU *g,
333                                 struct virtio_gpu_simple_resource *res);
334 void virtio_gpu_process_cmdq(VirtIOGPU *g);
335 void virtio_gpu_device_realize(DeviceState *qdev, Error **errp);
336 void virtio_gpu_reset(VirtIODevice *vdev);
337 void virtio_gpu_simple_process_cmd(VirtIOGPU *g, struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd);
338 void virtio_gpu_update_cursor_data(VirtIOGPU *g,
339                                    struct virtio_gpu_scanout *s,
340                                    uint32_t resource_id);
341 
342 /**
343  * virtio_gpu_scanout_blob_to_fb() - fill out fb based on scanout data
344  * fb: the frame-buffer descriptor to fill out
345  * ss: the scanout blob data
346  * blob_size: size of scanout blob data
347  *
348  * This will check we have enough space for the frame taking into
349  * account that stride.
350  *
351  * Returns true on success, otherwise logs guest error and returns false
352  */
353 bool virtio_gpu_scanout_blob_to_fb(struct virtio_gpu_framebuffer *fb,
354                                    struct virtio_gpu_set_scanout_blob *ss,
355                                    uint64_t blob_size);
356 
357 /* virtio-gpu-udmabuf.c */
358 bool virtio_gpu_have_udmabuf(void);
359 void virtio_gpu_init_udmabuf(struct virtio_gpu_simple_resource *res);
360 void virtio_gpu_fini_udmabuf(struct virtio_gpu_simple_resource *res);
361 int virtio_gpu_update_dmabuf(VirtIOGPU *g,
362                              uint32_t scanout_id,
363                              struct virtio_gpu_simple_resource *res,
364                              struct virtio_gpu_framebuffer *fb,
365                              struct virtio_gpu_rect *r);
366 
367 void virtio_gpu_update_scanout(VirtIOGPU *g,
368                                uint32_t scanout_id,
369                                struct virtio_gpu_simple_resource *res,
370                                struct virtio_gpu_framebuffer *fb,
371                                struct virtio_gpu_rect *r);
372 void virtio_gpu_disable_scanout(VirtIOGPU *g, int scanout_id);
373 
374 /* virtio-gpu-3d.c */
375 void virtio_gpu_virgl_process_cmd(VirtIOGPU *g,
376                                   struct virtio_gpu_ctrl_command *cmd);
377 void virtio_gpu_virgl_fence_poll(VirtIOGPU *g);
378 void virtio_gpu_virgl_reset_scanout(VirtIOGPU *g);
379 void virtio_gpu_virgl_reset(VirtIOGPU *g);
380 int virtio_gpu_virgl_init(VirtIOGPU *g);
381 GArray *virtio_gpu_virgl_get_capsets(VirtIOGPU *g);
382 
383 #endif
384