drivers/gpu/drm/tegra/gem.c

   1 /*
   2  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
   5  * Copyright (C) 2013 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
   6  *
   7  * Based on the GEM/CMA helpers
   8  *
   9  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  13  * published by the Free Software Foundation.
  14  */
  15
  16 #include <linux/dma-buf.h>
  17 #include <linux/iommu.h>
  18 #include <drm/tegra_drm.h>
  19
  20 #include "drm.h"
  21 #include "gem.h"
  22
  23 static inline struct tegra_bo *host1x_to_tegra_bo(struct host1x_bo *bo)
  24 {
  25         return container_of(bo, struct tegra_bo, base);
  26 }
  27
  28 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
  29 {
  30         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  31         struct drm_device *drm = obj->gem.dev;
  32
  33         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
  34         drm_gem_object_unreference(&obj->gem);
  35         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
  36 }
  37
  38 static dma_addr_t tegra_bo_pin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table **sgt)
  39 {
  40         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  41
  42         return obj->paddr;
  43 }
  44
  45 static void tegra_bo_unpin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table *sgt)
  46 {
  47 }
  48
  49 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
  50 {
  51         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  52
  53         return obj->vaddr;
  54 }
  55
  56 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
  57 {
  58 }
  59
  60 static void *tegra_bo_kmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page)
  61 {
  62         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  63
  64         return obj->vaddr + page * PAGE_SIZE;
  65 }
  66
  67 static void tegra_bo_kunmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page,
  68                             void *addr)
  69 {
  70 }
  71
  72 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
  73 {
  74         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  75         struct drm_device *drm = obj->gem.dev;
  76
  77         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
  78         drm_gem_object_reference(&obj->gem);
  79         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
  80
  81         return bo;
  82 }
  83
  84 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
  85         .get = tegra_bo_get,
  86         .put = tegra_bo_put,
  87         .pin = tegra_bo_pin,
  88         .unpin = tegra_bo_unpin,
  89         .mmap = tegra_bo_mmap,
  90         .munmap = tegra_bo_munmap,
  91         .kmap = tegra_bo_kmap,
  92         .kunmap = tegra_bo_kunmap,
  93 };
  94
  95 /*
  96  * A generic iommu_map_sg() function is being reviewed and will hopefully be
  97  * merged soon. At that point this function can be dropped in favour of the
  98  * one provided by the IOMMU API.
  99  */
 100 static ssize_t __iommu_map_sg(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 101                               struct scatterlist *sg, unsigned int nents,
 102                               int prot)
 103 {
 104         struct scatterlist *s;
 105         size_t offset = 0;
 106         unsigned int i;
 107         int err;
 108
 109         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 110                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
 111                 size_t length = s->offset + s->length;
 112
 113                 err = iommu_map(domain, iova + offset, phys, length, prot);
 114                 if (err < 0) {
 115                         iommu_unmap(domain, iova, offset);
 116                         return err;
 117                 }
 118
 119                 offset += length;
 120         }
 121
 122         return offset;
 123 }
 124
 125 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 126 {
 127         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
 128         ssize_t err;
 129
 130         if (bo->mm)
 131                 return -EBUSY;
 132
 133         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 134         if (!bo->mm)
 135                 return -ENOMEM;
 136
 137         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm, bo->mm, bo->gem.size,
 138                                          PAGE_SIZE, 0, 0, 0);
 139         if (err < 0) {
 140                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %zd\n",
 141                         err);
 142                 goto free;
 143         }
 144
 145         bo->paddr = bo->mm->start;
 146
 147         err = __iommu_map_sg(tegra->domain, bo->paddr, bo->sgt->sgl,
 148                              bo->sgt->nents, prot);
 149         if (err < 0) {
 150                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer: %zd\n", err);
 151                 goto remove;
 152         }
 153
 154         bo->size = err;
 155
 156         return 0;
 157
 158 remove:
 159         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 160 free:
 161         kfree(bo->mm);
 162         return err;
 163 }
 164
 165 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 166 {
 167         if (!bo->mm)
 168                 return 0;
 169
 170         iommu_unmap(tegra->domain, bo->paddr, bo->size);
 171         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 172         kfree(bo->mm);
 173
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 178                                               size_t size)
 179 {
 180         struct tegra_bo *bo;
 181         int err;
 182
 183         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 184         if (!bo)
 185                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 186
 187         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 188         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 189
 190         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 191         if (err < 0)
 192                 goto free;
 193
 194         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 195         if (err < 0)
 196                 goto release;
 197
 198         return bo;
 199
 200 release:
 201         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 202 free:
 203         kfree(bo);
 204         return ERR_PTR(err);
 205 }
 206
 207 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 208 {
 209         if (bo->pages) {
 210                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 211                 sg_free_table(bo->sgt);
 212                 kfree(bo->sgt);
 213         } else if (bo->vaddr) {
 214                 dma_free_writecombine(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr,
 215                                       bo->paddr);
 216         }
 217 }
 218
 219 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 220 {
 221         struct scatterlist *s;
 222         struct sg_table *sgt;
 223         unsigned int i;
 224
 225         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 226         if (IS_ERR(bo->pages))
 227                 return PTR_ERR(bo->pages);
 228
 229         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
 230
 231         sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->pages, bo->num_pages);
 232         if (IS_ERR(sgt))
 233                 goto put_pages;
 234
 235         /*
 236          * Fake up the SG table so that dma_map_sg() can be used to flush the
 237          * pages associated with it. Note that this relies on the fact that
 238          * the DMA API doesn't hook into IOMMU on Tegra, therefore mapping is
 239          * only cache maintenance.
 240          *
 241          * TODO: Replace this by drm_clflash_sg() once it can be implemented
 242          * without relying on symbols that are not exported.
 243          */
 244         for_each_sg(sgt->sgl, s, sgt->nents, i)
 245                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 246
 247         if (dma_map_sg(drm->dev, sgt->sgl, sgt->nents, DMA_TO_DEVICE) == 0) {
 248                 sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
 249                 goto release_sgt;
 250         }
 251
 252         bo->sgt = sgt;
 253
 254         return 0;
 255
 256 release_sgt:
 257         sg_free_table(sgt);
 258         kfree(sgt);
 259 put_pages:
 260         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 261         return PTR_ERR(sgt);
 262 }
 263
 264 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 265 {
 266         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 267         int err;
 268
 269         if (tegra->domain) {
 270                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
 271                 if (err < 0)
 272                         return err;
 273
 274                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 275                 if (err < 0) {
 276                         tegra_bo_free(drm, bo);
 277                         return err;
 278                 }
 279         } else {
 280                 size_t size = bo->gem.size;
 281
 282                 bo->vaddr = dma_alloc_writecombine(drm->dev, size, &bo->paddr,
 283                                                    GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 284                 if (!bo->vaddr) {
 285                         dev_err(drm->dev,
 286                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 287                                 size);
 288                         return -ENOMEM;
 289                 }
 290         }
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 296                                  unsigned long flags)
 297 {
 298         struct tegra_bo *bo;
 299         int err;
 300
 301         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 302         if (IS_ERR(bo))
 303                 return bo;
 304
 305         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
 306         if (err < 0)
 307                 goto release;
 308
 309         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 310                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 311
 312         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 313                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 314
 315         return bo;
 316
 317 release:
 318         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 319         kfree(bo);
 320         return ERR_PTR(err);
 321 }
 322
 323 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 324                                              struct drm_device *drm,
 325                                              size_t size,
 326                                              unsigned long flags,
 327                                              u32 *handle)
 328 {
 329         struct tegra_bo *bo;
 330         int err;
 331
 332         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 333         if (IS_ERR(bo))
 334                 return bo;
 335
 336         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 337         if (err) {
 338                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 339                 return ERR_PTR(err);
 340         }
 341
 342         drm_gem_object_unreference_unlocked(&bo->gem);
 343
 344         return bo;
 345 }
 346
 347 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 348                                         struct dma_buf *buf)
 349 {
 350         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 351         struct dma_buf_attachment *attach;
 352         struct tegra_bo *bo;
 353         int err;
 354
 355         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 356         if (IS_ERR(bo))
 357                 return bo;
 358
 359         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 360         if (IS_ERR(attach)) {
 361                 err = PTR_ERR(attach);
 362                 goto free;
 363         }
 364
 365         get_dma_buf(buf);
 366
 367         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 368         if (!bo->sgt) {
 369                 err = -ENOMEM;
 370                 goto detach;
 371         }
 372
 373         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 374                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 375                 goto detach;
 376         }
 377
 378         if (tegra->domain) {
 379                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 380                 if (err < 0)
 381                         goto detach;
 382         } else {
 383                 if (bo->sgt->nents > 1) {
 384                         err = -EINVAL;
 385                         goto detach;
 386                 }
 387
 388                 bo->paddr = sg_dma_address(bo->sgt->sgl);
 389         }
 390
 391         bo->gem.import_attach = attach;
 392
 393         return bo;
 394
 395 detach:
 396         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 397                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 398
 399         dma_buf_detach(buf, attach);
 400         dma_buf_put(buf);
 401 free:
 402         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 403         kfree(bo);
 404         return ERR_PTR(err);
 405 }
 406
 407 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 408 {
 409         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 410         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 411
 412         if (tegra->domain)
 413                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 414
 415         if (gem->import_attach) {
 416                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 417                                          DMA_TO_DEVICE);
 418                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 419         } else {
 420                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 421         }
 422
 423         drm_gem_object_release(gem);
 424         kfree(bo);
 425 }
 426
 427 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 428                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 429 {
 430         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 431         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 432         struct tegra_bo *bo;
 433
 434         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 435         args->size = args->pitch * args->height;
 436
 437         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 438                                          &args->handle);
 439         if (IS_ERR(bo))
 440                 return PTR_ERR(bo);
 441
 442         return 0;
 443 }
 444
 445 int tegra_bo_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 446                              u32 handle, u64 *offset)
 447 {
 448         struct drm_gem_object *gem;
 449         struct tegra_bo *bo;
 450
 451         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
 452
 453         gem = drm_gem_object_lookup(drm, file, handle);
 454         if (!gem) {
 455                 dev_err(drm->dev, "failed to lookup GEM object\n");
 456                 mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 457                 return -EINVAL;
 458         }
 459
 460         bo = to_tegra_bo(gem);
 461
 462         *offset = drm_vma_node_offset_addr(&bo->gem.vma_node);
 463
 464         drm_gem_object_unreference(gem);
 465
 466         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 467
 468         return 0;
 469 }
 470
 471 static int tegra_bo_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
 472 {
 473         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 474         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 475         struct page *page;
 476         pgoff_t offset;
 477         int err;
 478
 479         if (!bo->pages)
 480                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 481
 482         offset = ((unsigned long)vmf->virtual_address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 483         page = bo->pages[offset];
 484
 485         err = vm_insert_page(vma, (unsigned long)vmf->virtual_address, page);
 486         switch (err) {
 487         case -EAGAIN:
 488         case 0:
 489         case -ERESTARTSYS:
 490         case -EINTR:
 491         case -EBUSY:
 492                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 493
 494         case -ENOMEM:
 495                 return VM_FAULT_OOM;
 496         }
 497
 498         return VM_FAULT_SIGBUS;
 499 }
 500
 501 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 502         .fault = tegra_bo_fault,
 503         .open = drm_gem_vm_open,
 504         .close = drm_gem_vm_close,
 505 };
 506
 507 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 508 {
 509         struct drm_gem_object *gem;
 510         struct tegra_bo *bo;
 511         int ret;
 512
 513         ret = drm_gem_mmap(file, vma);
 514         if (ret)
 515                 return ret;
 516
 517         gem = vma->vm_private_data;
 518         bo = to_tegra_bo(gem);
 519
 520         if (!bo->pages) {
 521                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 522
 523                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 524                 vma->vm_pgoff = 0;
 525
 526                 ret = dma_mmap_writecombine(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr,
 527                                             bo->paddr, gem->size);
 528                 if (ret) {
 529                         drm_gem_vm_close(vma);
 530                         return ret;
 531                 }
 532
 533                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 534         } else {
 535                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 536
 537                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 538                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 539
 540                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 541         }
 542
 543         return 0;
 544 }
 545
 546 static struct sg_table *
 547 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 548                             enum dma_data_direction dir)
 549 {
 550         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 551         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 552         struct sg_table *sgt;
 553
 554         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 555         if (!sgt)
 556                 return NULL;
 557
 558         if (bo->pages) {
 559                 struct scatterlist *sg;
 560                 unsigned int i;
 561
 562                 if (sg_alloc_table(sgt, bo->num_pages, GFP_KERNEL))
 563                         goto free;
 564
 565                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, bo->num_pages, i)
 566                         sg_set_page(sg, bo->pages[i], PAGE_SIZE, 0);
 567
 568                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 569                         goto free;
 570         } else {
 571                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 572                         goto free;
 573
 574                 sg_dma_address(sgt->sgl) = bo->paddr;
 575                 sg_dma_len(sgt->sgl) = gem->size;
 576         }
 577
 578         return sgt;
 579
 580 free:
 581         sg_free_table(sgt);
 582         kfree(sgt);
 583         return NULL;
 584 }
 585
 586 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 587                                           struct sg_table *sgt,
 588                                           enum dma_data_direction dir)
 589 {
 590         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 591         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 592
 593         if (bo->pages)
 594                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 595
 596         sg_free_table(sgt);
 597         kfree(sgt);
 598 }
 599
 600 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 601 {
 602         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 603 }
 604
 605 static void *tegra_gem_prime_kmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 606                                          unsigned long page)
 607 {
 608         return NULL;
 609 }
 610
 611 static void tegra_gem_prime_kunmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 612                                           unsigned long page,
 613                                           void *addr)
 614 {
 615 }
 616
 617 static void *tegra_gem_prime_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page)
 618 {
 619         return NULL;
 620 }
 621
 622 static void tegra_gem_prime_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page,
 623                                    void *addr)
 624 {
 625 }
 626
 627 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 628 {
 629         return -EINVAL;
 630 }
 631
 632 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 633 {
 634         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 635         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 636
 637         return bo->vaddr;
 638 }
 639
 640 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 641 {
 642 }
 643
 644 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 645         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 646         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 647         .release = tegra_gem_prime_release,
 648         .kmap_atomic = tegra_gem_prime_kmap_atomic,
 649         .kunmap_atomic = tegra_gem_prime_kunmap_atomic,
 650         .kmap = tegra_gem_prime_kmap,
 651         .kunmap = tegra_gem_prime_kunmap,
 652         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 653         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 654         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 655 };
 656
 657 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_device *drm,
 658                                        struct drm_gem_object *gem,
 659                                        int flags)
 660 {
 661         return dma_buf_export(gem, &tegra_gem_prime_dmabuf_ops, gem->size,
 662                               flags, NULL);
 663 }
 664
 665 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 666                                               struct dma_buf *buf)
 667 {
 668         struct tegra_bo *bo;
 669
 670         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 671                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 672
 673                 if (gem->dev == drm) {
 674                         drm_gem_object_reference(gem);
 675                         return gem;
 676                 }
 677         }
 678
 679         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 680         if (IS_ERR(bo))
 681                 return ERR_CAST(bo);
 682
 683         return &bo->gem;
 684 }