drivers/gpu/drm/armada/armada_gem.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Russell King
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8 #include <linux/dma-buf.h>
   9 #include <linux/dma-mapping.h>
  10 #include <linux/shmem_fs.h>
  11 #include <drm/drmP.h>
  12 #include "armada_drm.h"
  13 #include "armada_gem.h"
  14 #include <drm/armada_drm.h>
  15 #include "armada_ioctlP.h"
  16
  17 static int armada_gem_vm_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
  18 {
  19         struct armada_gem_object *obj = drm_to_armada_gem(vma->vm_private_data);
  20         unsigned long addr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
  21         unsigned long pfn = obj->phys_addr >> PAGE_SHIFT;
  22         int ret;
  23
  24         pfn += (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
  25         ret = vm_insert_pfn(vma, addr, pfn);
  26
  27         switch (ret) {
  28         case 0:
  29         case -EBUSY:
  30                 return VM_FAULT_NOPAGE;
  31         case -ENOMEM:
  32                 return VM_FAULT_OOM;
  33         default:
  34                 return VM_FAULT_SIGBUS;
  35         }
  36 }
  37
  38 const struct vm_operations_struct armada_gem_vm_ops = {
  39         .fault  = armada_gem_vm_fault,
  40         .open   = drm_gem_vm_open,
  41         .close  = drm_gem_vm_close,
  42 };
  43
  44 static size_t roundup_gem_size(size_t size)
  45 {
  46         return roundup(size, PAGE_SIZE);
  47 }
  48
  49 void armada_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
  50 {
  51         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
  52         struct armada_private *priv = obj->dev->dev_private;
  53
  54         DRM_DEBUG_DRIVER("release obj %p\n", dobj);
  55
  56         drm_gem_free_mmap_offset(&dobj->obj);
  57
  58         might_lock(&priv->linear_lock);
  59
  60         if (dobj->page) {
  61                 /* page backed memory */
  62                 unsigned int order = get_order(dobj->obj.size);
  63                 __free_pages(dobj->page, order);
  64         } else if (dobj->linear) {
  65                 /* linear backed memory */
  66                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
  67                 drm_mm_remove_node(dobj->linear);
  68                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
  69                 kfree(dobj->linear);
  70                 if (dobj->addr)
  71                         iounmap(dobj->addr);
  72         }
  73
  74         if (dobj->obj.import_attach) {
  75                 /* We only ever display imported data */
  76                 if (dobj->sgt)
  77                         dma_buf_unmap_attachment(dobj->obj.import_attach,
  78                                                  dobj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
  79                 drm_prime_gem_destroy(&dobj->obj, NULL);
  80         }
  81
  82         drm_gem_object_release(&dobj->obj);
  83
  84         kfree(dobj);
  85 }
  86
  87 int
  88 armada_gem_linear_back(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *obj)
  89 {
  90         struct armada_private *priv = dev->dev_private;
  91         size_t size = obj->obj.size;
  92
  93         if (obj->page || obj->linear)
  94                 return 0;
  95
  96         /*
  97          * If it is a small allocation (typically cursor, which will
  98          * be 32x64 or 64x32 ARGB pixels) try to get it from the system.
  99          * Framebuffers will never be this small (our minimum size for
 100          * framebuffers is larger than this anyway.)  Such objects are
 101          * only accessed by the CPU so we don't need any special handing
 102          * here.
 103          */
 104         if (size <= 8192) {
 105                 unsigned int order = get_order(size);
 106                 struct page *p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
 107
 108                 if (p) {
 109                         obj->addr = page_address(p);
 110                         obj->phys_addr = page_to_phys(p);
 111                         obj->page = p;
 112
 113                         memset(obj->addr, 0, PAGE_ALIGN(size));
 114                 }
 115         }
 116
 117         /*
 118          * We could grab something from CMA if it's enabled, but that
 119          * involves building in a problem:
 120          *
 121          * CMA's interface uses dma_alloc_coherent(), which provides us
 122          * with an CPU virtual address and a device address.
 123          *
 124          * The CPU virtual address may be either an address in the kernel
 125          * direct mapped region (for example, as it would be on x86) or
 126          * it may be remapped into another part of kernel memory space
 127          * (eg, as it would be on ARM.)  This means virt_to_phys() on the
 128          * returned virtual address is invalid depending on the architecture
 129          * implementation.
 130          *
 131          * The device address may also not be a physical address; it may
 132          * be that there is some kind of remapping between the device and
 133          * system RAM, which makes the use of the device address also
 134          * unsafe to re-use as a physical address.
 135          *
 136          * This makes DRM usage of dma_alloc_coherent() in a generic way
 137          * at best very questionable and unsafe.
 138          */
 139
 140         /* Otherwise, grab it from our linear allocation */
 141         if (!obj->page) {
 142                 struct drm_mm_node *node;
 143                 unsigned align = min_t(unsigned, size, SZ_2M);
 144                 void __iomem *ptr;
 145                 int ret;
 146
 147                 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
 148                 if (!node)
 149                         return -ENOSPC;
 150
 151                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
 152                 ret = drm_mm_insert_node(&priv->linear, node, size, align,
 153                                          DRM_MM_SEARCH_DEFAULT);
 154                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 155                 if (ret) {
 156                         kfree(node);
 157                         return ret;
 158                 }
 159
 160                 obj->linear = node;
 161
 162                 /* Ensure that the memory we're returning is cleared. */
 163                 ptr = ioremap_wc(obj->linear->start, size);
 164                 if (!ptr) {
 165                         mutex_lock(&priv->linear_lock);
 166                         drm_mm_remove_node(obj->linear);
 167                         mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 168                         kfree(obj->linear);
 169                         obj->linear = NULL;
 170                         return -ENOMEM;
 171                 }
 172
 173                 memset_io(ptr, 0, size);
 174                 iounmap(ptr);
 175
 176                 obj->phys_addr = obj->linear->start;
 177                 obj->dev_addr = obj->linear->start;
 178         }
 179
 180         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p phys %#llx dev %#llx\n", obj,
 181                          (unsigned long long)obj->phys_addr,
 182                          (unsigned long long)obj->dev_addr);
 183
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 void *
 188 armada_gem_map_object(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *dobj)
 189 {
 190         /* only linear objects need to be ioremap'd */
 191         if (!dobj->addr && dobj->linear)
 192                 dobj->addr = ioremap_wc(dobj->phys_addr, dobj->obj.size);
 193         return dobj->addr;
 194 }
 195
 196 struct armada_gem_object *
 197 armada_gem_alloc_private_object(struct drm_device *dev, size_t size)
 198 {
 199         struct armada_gem_object *obj;
 200
 201         size = roundup_gem_size(size);
 202
 203         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 204         if (!obj)
 205                 return NULL;
 206
 207         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->obj, size);
 208         obj->dev_addr = DMA_ERROR_CODE;
 209
 210         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc private obj %p size %zu\n", obj, size);
 211
 212         return obj;
 213 }
 214
 215 struct armada_gem_object *armada_gem_alloc_object(struct drm_device *dev,
 216         size_t size)
 217 {
 218         struct armada_gem_object *obj;
 219         struct address_space *mapping;
 220
 221         size = roundup_gem_size(size);
 222
 223         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 224         if (!obj)
 225                 return NULL;
 226
 227         if (drm_gem_object_init(dev, &obj->obj, size)) {
 228                 kfree(obj);
 229                 return NULL;
 230         }
 231
 232         obj->dev_addr = DMA_ERROR_CODE;
 233
 234         mapping = obj->obj.filp->f_mapping;
 235         mapping_set_gfp_mask(mapping, GFP_HIGHUSER | __GFP_RECLAIMABLE);
 236
 237         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc obj %p size %zu\n", obj, size);
 238
 239         return obj;
 240 }
 241
 242 /* Dumb alloc support */
 243 int armada_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 244         struct drm_mode_create_dumb *args)
 245 {
 246         struct armada_gem_object *dobj;
 247         u32 handle;
 248         size_t size;
 249         int ret;
 250
 251         args->pitch = armada_pitch(args->width, args->bpp);
 252         args->size = size = args->pitch * args->height;
 253
 254         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, size);
 255         if (dobj == NULL)
 256                 return -ENOMEM;
 257
 258         ret = armada_gem_linear_back(dev, dobj);
 259         if (ret)
 260                 goto err;
 261
 262         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 263         if (ret)
 264                 goto err;
 265
 266         args->handle = handle;
 267
 268         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 269         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 270  err:
 271         drm_gem_object_unreference_unlocked(&dobj->obj);
 272         return ret;
 273 }
 274
 275 int armada_gem_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 276         uint32_t handle, uint64_t *offset)
 277 {
 278         struct armada_gem_object *obj;
 279         int ret = 0;
 280
 281         obj = armada_gem_object_lookup(file, handle);
 282         if (!obj) {
 283                 DRM_ERROR("failed to lookup gem object\n");
 284                 return -EINVAL;
 285         }
 286
 287         /* Don't allow imported objects to be mapped */
 288         if (obj->obj.import_attach) {
 289                 ret = -EINVAL;
 290                 goto err_unref;
 291         }
 292
 293         ret = drm_gem_create_mmap_offset(&obj->obj);
 294         if (ret == 0) {
 295                 *offset = drm_vma_node_offset_addr(&obj->obj.vma_node);
 296                 DRM_DEBUG_DRIVER("handle %#x offset %llx\n", handle, *offset);
 297         }
 298
 299  err_unref:
 300         drm_gem_object_unreference_unlocked(&obj->obj);
 301
 302         return ret;
 303 }
 304
 305 int armada_gem_dumb_destroy(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 306         uint32_t handle)
 307 {
 308         return drm_gem_handle_delete(file, handle);
 309 }
 310
 311 /* Private driver gem ioctls */
 312 int armada_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 313         struct drm_file *file)
 314 {
 315         struct drm_armada_gem_create *args = data;
 316         struct armada_gem_object *dobj;
 317         size_t size;
 318         u32 handle;
 319         int ret;
 320
 321         if (args->size == 0)
 322                 return -ENOMEM;
 323
 324         size = args->size;
 325
 326         dobj = armada_gem_alloc_object(dev, size);
 327         if (dobj == NULL)
 328                 return -ENOMEM;
 329
 330         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 331         if (ret)
 332                 goto err;
 333
 334         args->handle = handle;
 335
 336         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 337         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 338  err:
 339         drm_gem_object_unreference_unlocked(&dobj->obj);
 340         return ret;
 341 }
 342
 343 /* Map a shmem-backed object into process memory space */
 344 int armada_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 345         struct drm_file *file)
 346 {
 347         struct drm_armada_gem_mmap *args = data;
 348         struct armada_gem_object *dobj;
 349         unsigned long addr;
 350
 351         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 352         if (dobj == NULL)
 353                 return -ENOENT;
 354
 355         if (!dobj->obj.filp) {
 356                 drm_gem_object_unreference_unlocked(&dobj->obj);
 357                 return -EINVAL;
 358         }
 359
 360         addr = vm_mmap(dobj->obj.filp, 0, args->size, PROT_READ | PROT_WRITE,
 361                        MAP_SHARED, args->offset);
 362         drm_gem_object_unreference_unlocked(&dobj->obj);
 363         if (IS_ERR_VALUE(addr))
 364                 return addr;
 365
 366         args->addr = addr;
 367
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 int armada_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 372         struct drm_file *file)
 373 {
 374         struct drm_armada_gem_pwrite *args = data;
 375         struct armada_gem_object *dobj;
 376         char __user *ptr;
 377         int ret;
 378
 379         DRM_DEBUG_DRIVER("handle %u off %u size %u ptr 0x%llx\n",
 380                 args->handle, args->offset, args->size, args->ptr);
 381
 382         if (args->size == 0)
 383                 return 0;
 384
 385         ptr = (char __user *)(uintptr_t)args->ptr;
 386
 387         if (!access_ok(VERIFY_READ, ptr, args->size))
 388                 return -EFAULT;
 389
 390         ret = fault_in_pages_readable(ptr, args->size);
 391         if (ret)
 392                 return ret;
 393
 394         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 395         if (dobj == NULL)
 396                 return -ENOENT;
 397
 398         /* Must be a kernel-mapped object */
 399         if (!dobj->addr)
 400                 return -EINVAL;
 401
 402         if (args->offset > dobj->obj.size ||
 403             args->size > dobj->obj.size - args->offset) {
 404                 DRM_ERROR("invalid size: object size %u\n", dobj->obj.size);
 405                 ret = -EINVAL;
 406                 goto unref;
 407         }
 408
 409         if (copy_from_user(dobj->addr + args->offset, ptr, args->size)) {
 410                 ret = -EFAULT;
 411         } else if (dobj->update) {
 412                 dobj->update(dobj->update_data);
 413                 ret = 0;
 414         }
 415
 416  unref:
 417         drm_gem_object_unreference_unlocked(&dobj->obj);
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 /* Prime support */
 422 struct sg_table *
 423 armada_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 424         enum dma_data_direction dir)
 425 {
 426         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 427         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 428         struct scatterlist *sg;
 429         struct sg_table *sgt;
 430         int i, num;
 431
 432         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 433         if (!sgt)
 434                 return NULL;
 435
 436         if (dobj->obj.filp) {
 437                 struct address_space *mapping;
 438                 int count;
 439
 440                 count = dobj->obj.size / PAGE_SIZE;
 441                 if (sg_alloc_table(sgt, count, GFP_KERNEL))
 442                         goto free_sgt;
 443
 444                 mapping = dobj->obj.filp->f_mapping;
 445
 446                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, count, i) {
 447                         struct page *page;
 448
 449                         page = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
 450                         if (IS_ERR(page)) {
 451                                 num = i;
 452                                 goto release;
 453                         }
 454
 455                         sg_set_page(sg, page, PAGE_SIZE, 0);
 456                 }
 457
 458                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0) {
 459                         num = sgt->nents;
 460                         goto release;
 461                 }
 462         } else if (dobj->page) {
 463                 /* Single contiguous page */
 464                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 465                         goto free_sgt;
 466
 467                 sg_set_page(sgt->sgl, dobj->page, dobj->obj.size, 0);
 468
 469                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 470                         goto free_table;
 471         } else if (dobj->linear) {
 472                 /* Single contiguous physical region - no struct page */
 473                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 474                         goto free_sgt;
 475                 sg_dma_address(sgt->sgl) = dobj->dev_addr;
 476                 sg_dma_len(sgt->sgl) = dobj->obj.size;
 477         } else {
 478                 goto free_sgt;
 479         }
 480         return sgt;
 481
 482  release:
 483         for_each_sg(sgt->sgl, sg, num, i)
 484                 put_page(sg_page(sg));
 485  free_table:
 486         sg_free_table(sgt);
 487  free_sgt:
 488         kfree(sgt);
 489         return NULL;
 490 }
 491
 492 static void armada_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 493         struct sg_table *sgt, enum dma_data_direction dir)
 494 {
 495         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 496         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 497         int i;
 498
 499         if (!dobj->linear)
 500                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 501
 502         if (dobj->obj.filp) {
 503                 struct scatterlist *sg;
 504                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, sgt->nents, i)
 505                         put_page(sg_page(sg));
 506         }
 507
 508         sg_free_table(sgt);
 509         kfree(sgt);
 510 }
 511
 512 static void *armada_gem_dmabuf_no_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n)
 513 {
 514         return NULL;
 515 }
 516
 517 static void
 518 armada_gem_dmabuf_no_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n, void *addr)
 519 {
 520 }
 521
 522 static int
 523 armada_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 524 {
 525         return -EINVAL;
 526 }
 527
 528 static const struct dma_buf_ops armada_gem_prime_dmabuf_ops = {
 529         .map_dma_buf    = armada_gem_prime_map_dma_buf,
 530         .unmap_dma_buf  = armada_gem_prime_unmap_dma_buf,
 531         .release        = drm_gem_dmabuf_release,
 532         .kmap_atomic    = armada_gem_dmabuf_no_kmap,
 533         .kunmap_atomic  = armada_gem_dmabuf_no_kunmap,
 534         .kmap           = armada_gem_dmabuf_no_kmap,
 535         .kunmap         = armada_gem_dmabuf_no_kunmap,
 536         .mmap           = armada_gem_dmabuf_mmap,
 537 };
 538
 539 struct dma_buf *
 540 armada_gem_prime_export(struct drm_device *dev, struct drm_gem_object *obj,
 541         int flags)
 542 {
 543         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 544
 545         exp_info.ops = &armada_gem_prime_dmabuf_ops;
 546         exp_info.size = obj->size;
 547         exp_info.flags = O_RDWR;
 548         exp_info.priv = obj;
 549
 550         return drm_gem_dmabuf_export(dev, &exp_info);
 551 }
 552
 553 struct drm_gem_object *
 554 armada_gem_prime_import(struct drm_device *dev, struct dma_buf *buf)
 555 {
 556         struct dma_buf_attachment *attach;
 557         struct armada_gem_object *dobj;
 558
 559         if (buf->ops == &armada_gem_prime_dmabuf_ops) {
 560                 struct drm_gem_object *obj = buf->priv;
 561                 if (obj->dev == dev) {
 562                         /*
 563                          * Importing our own dmabuf(s) increases the
 564                          * refcount on the gem object itself.
 565                          */
 566                         drm_gem_object_reference(obj);
 567                         return obj;
 568                 }
 569         }
 570
 571         attach = dma_buf_attach(buf, dev->dev);
 572         if (IS_ERR(attach))
 573                 return ERR_CAST(attach);
 574
 575         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, buf->size);
 576         if (!dobj) {
 577                 dma_buf_detach(buf, attach);
 578                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 579         }
 580
 581         dobj->obj.import_attach = attach;
 582         get_dma_buf(buf);
 583
 584         /*
 585          * Don't call dma_buf_map_attachment() here - it maps the
 586          * scatterlist immediately for DMA, and this is not always
 587          * an appropriate thing to do.
 588          */
 589         return &dobj->obj;
 590 }
 591
 592 int armada_gem_map_import(struct armada_gem_object *dobj)
 593 {
 594         int ret;
 595
 596         dobj->sgt = dma_buf_map_attachment(dobj->obj.import_attach,
 597                                           DMA_TO_DEVICE);
 598         if (!dobj->sgt) {
 599                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned NULL\n");
 600                 return -EINVAL;
 601         }
 602         if (IS_ERR(dobj->sgt)) {
 603                 ret = PTR_ERR(dobj->sgt);
 604                 dobj->sgt = NULL;
 605                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() error: %d\n", ret);
 606                 return ret;
 607         }
 608         if (dobj->sgt->nents > 1) {
 609                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned an (unsupported) scattered list\n");
 610                 return -EINVAL;
 611         }
 612         if (sg_dma_len(dobj->sgt->sgl) < dobj->obj.size) {
 613                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned a small buffer\n");
 614                 return -EINVAL;
 615         }
 616         dobj->dev_addr = sg_dma_address(dobj->sgt->sgl);
 617         return 0;
 618 }