]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/dma-buf/dma-buf.c
Merge branch 'x86-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[karo-tx-linux.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 /*
2  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
3  *
4  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
5  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
6  *
7  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
8  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
9  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
10  * refining of this idea.
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
13  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
14  * the Free Software Foundation.
15  *
16  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
17  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
19  * more details.
20  *
21  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
22  * this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
23  */
24
25 #include <linux/fs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/dma-buf.h>
28 #include <linux/dma-fence.h>
29 #include <linux/anon_inodes.h>
30 #include <linux/export.h>
31 #include <linux/debugfs.h>
32 #include <linux/module.h>
33 #include <linux/seq_file.h>
34 #include <linux/poll.h>
35 #include <linux/reservation.h>
36 #include <linux/mm.h>
37
38 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
39
40 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
41
42 struct dma_buf_list {
43         struct list_head head;
44         struct mutex lock;
45 };
46
47 static struct dma_buf_list db_list;
48
49 static int dma_buf_release(struct inode *inode, struct file *file)
50 {
51         struct dma_buf *dmabuf;
52
53         if (!is_dma_buf_file(file))
54                 return -EINVAL;
55
56         dmabuf = file->private_data;
57
58         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
59
60         /*
61          * Any fences that a dma-buf poll can wait on should be signaled
62          * before releasing dma-buf. This is the responsibility of each
63          * driver that uses the reservation objects.
64          *
65          * If you hit this BUG() it means someone dropped their ref to the
66          * dma-buf while still having pending operation to the buffer.
67          */
68         BUG_ON(dmabuf->cb_shared.active || dmabuf->cb_excl.active);
69
70         dmabuf->ops->release(dmabuf);
71
72         mutex_lock(&db_list.lock);
73         list_del(&dmabuf->list_node);
74         mutex_unlock(&db_list.lock);
75
76         if (dmabuf->resv == (struct reservation_object *)&dmabuf[1])
77                 reservation_object_fini(dmabuf->resv);
78
79         module_put(dmabuf->owner);
80         kfree(dmabuf);
81         return 0;
82 }
83
84 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
85 {
86         struct dma_buf *dmabuf;
87
88         if (!is_dma_buf_file(file))
89                 return -EINVAL;
90
91         dmabuf = file->private_data;
92
93         /* check for overflowing the buffer's size */
94         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
95             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
96                 return -EINVAL;
97
98         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
99 }
100
101 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
102 {
103         struct dma_buf *dmabuf;
104         loff_t base;
105
106         if (!is_dma_buf_file(file))
107                 return -EBADF;
108
109         dmabuf = file->private_data;
110
111         /* only support discovering the end of the buffer,
112            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
113            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
114         if (whence == SEEK_END)
115                 base = dmabuf->size;
116         else if (whence == SEEK_SET)
117                 base = 0;
118         else
119                 return -EINVAL;
120
121         if (offset != 0)
122                 return -EINVAL;
123
124         return base + offset;
125 }
126
127 /**
128  * DOC: fence polling
129  *
130  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
131  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct fence) can
132  * be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
133  * provided in the &reservation_object structure.
134  *
135  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
136  * and related system calls:
137  *
138  * - Checking for POLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
139  *   most recent write or exclusive fence.
140  *
141  * - Checking for POLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
142  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
143  *
144  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
145  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
146  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
147  */
148
149 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
150 {
151         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
152         unsigned long flags;
153
154         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
155         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
156         dcb->active = 0;
157         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
158 }
159
160 static unsigned int dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
161 {
162         struct dma_buf *dmabuf;
163         struct reservation_object *resv;
164         struct reservation_object_list *fobj;
165         struct dma_fence *fence_excl;
166         unsigned long events;
167         unsigned shared_count, seq;
168
169         dmabuf = file->private_data;
170         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
171                 return POLLERR;
172
173         resv = dmabuf->resv;
174
175         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
176
177         events = poll_requested_events(poll) & (POLLIN | POLLOUT);
178         if (!events)
179                 return 0;
180
181 retry:
182         seq = read_seqcount_begin(&resv->seq);
183         rcu_read_lock();
184
185         fobj = rcu_dereference(resv->fence);
186         if (fobj)
187                 shared_count = fobj->shared_count;
188         else
189                 shared_count = 0;
190         fence_excl = rcu_dereference(resv->fence_excl);
191         if (read_seqcount_retry(&resv->seq, seq)) {
192                 rcu_read_unlock();
193                 goto retry;
194         }
195
196         if (fence_excl && (!(events & POLLOUT) || shared_count == 0)) {
197                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_excl;
198                 unsigned long pevents = POLLIN;
199
200                 if (shared_count == 0)
201                         pevents |= POLLOUT;
202
203                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
204                 if (dcb->active) {
205                         dcb->active |= pevents;
206                         events &= ~pevents;
207                 } else
208                         dcb->active = pevents;
209                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
210
211                 if (events & pevents) {
212                         if (!dma_fence_get_rcu(fence_excl)) {
213                                 /* force a recheck */
214                                 events &= ~pevents;
215                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
216                         } else if (!dma_fence_add_callback(fence_excl, &dcb->cb,
217                                                            dma_buf_poll_cb)) {
218                                 events &= ~pevents;
219                                 dma_fence_put(fence_excl);
220                         } else {
221                                 /*
222                                  * No callback queued, wake up any additional
223                                  * waiters.
224                                  */
225                                 dma_fence_put(fence_excl);
226                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
227                         }
228                 }
229         }
230
231         if ((events & POLLOUT) && shared_count > 0) {
232                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_shared;
233                 int i;
234
235                 /* Only queue a new callback if no event has fired yet */
236                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
237                 if (dcb->active)
238                         events &= ~POLLOUT;
239                 else
240                         dcb->active = POLLOUT;
241                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
242
243                 if (!(events & POLLOUT))
244                         goto out;
245
246                 for (i = 0; i < shared_count; ++i) {
247                         struct dma_fence *fence = rcu_dereference(fobj->shared[i]);
248
249                         if (!dma_fence_get_rcu(fence)) {
250                                 /*
251                                  * fence refcount dropped to zero, this means
252                                  * that fobj has been freed
253                                  *
254                                  * call dma_buf_poll_cb and force a recheck!
255                                  */
256                                 events &= ~POLLOUT;
257                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
258                                 break;
259                         }
260                         if (!dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb,
261                                                     dma_buf_poll_cb)) {
262                                 dma_fence_put(fence);
263                                 events &= ~POLLOUT;
264                                 break;
265                         }
266                         dma_fence_put(fence);
267                 }
268
269                 /* No callback queued, wake up any additional waiters. */
270                 if (i == shared_count)
271                         dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
272         }
273
274 out:
275         rcu_read_unlock();
276         return events;
277 }
278
279 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
280                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
281 {
282         struct dma_buf *dmabuf;
283         struct dma_buf_sync sync;
284         enum dma_data_direction direction;
285         int ret;
286
287         dmabuf = file->private_data;
288
289         switch (cmd) {
290         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
291                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
292                         return -EFAULT;
293
294                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
295                         return -EINVAL;
296
297                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
298                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
299                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
300                         break;
301                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
302                         direction = DMA_TO_DEVICE;
303                         break;
304                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
305                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
306                         break;
307                 default:
308                         return -EINVAL;
309                 }
310
311                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
312                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
313                 else
314                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
315
316                 return ret;
317         default:
318                 return -ENOTTY;
319         }
320 }
321
322 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
323         .release        = dma_buf_release,
324         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
325         .llseek         = dma_buf_llseek,
326         .poll           = dma_buf_poll,
327         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
328 };
329
330 /*
331  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
332  */
333 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
334 {
335         return file->f_op == &dma_buf_fops;
336 }
337
338 /**
339  * DOC: dma buf device access
340  *
341  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
342  * is fairly simple:
343  *
344  * 1. The exporter defines his exporter instance using
345  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
346  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
347  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
348  *
349  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
350  *    to share with: First the filedescriptor is converted to a &dma_buf using
351  *    dma_buf_get(). The the buffer is attached to the device using
352  *    dma_buf_attach().
353  *
354  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
355  *    backing storage.
356  *
357  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can inniate DMA
358  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
359  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
360  *
361  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
362  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
363  *    reference acquired with dma_buf_get by calling dma_buf_put().
364  *
365  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
366  * &dma_buf_ops.
367  */
368
369 /**
370  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
371  * with this buffer, so it can be exported.
372  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
373  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
374  *
375  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
376  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
377  *                      for further details.
378  *
379  * Returns, on success, a newly created dma_buf object, which wraps the
380  * supplied private data and operations for dma_buf_ops. On either missing
381  * ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative error.
382  *
383  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
384  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
385  */
386 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
387 {
388         struct dma_buf *dmabuf;
389         struct reservation_object *resv = exp_info->resv;
390         struct file *file;
391         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
392         int ret;
393
394         if (!exp_info->resv)
395                 alloc_size += sizeof(struct reservation_object);
396         else
397                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
398                 alloc_size += 1;
399
400         if (WARN_ON(!exp_info->priv
401                           || !exp_info->ops
402                           || !exp_info->ops->map_dma_buf
403                           || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
404                           || !exp_info->ops->release
405                           || !exp_info->ops->kmap_atomic
406                           || !exp_info->ops->kmap
407                           || !exp_info->ops->mmap)) {
408                 return ERR_PTR(-EINVAL);
409         }
410
411         if (!try_module_get(exp_info->owner))
412                 return ERR_PTR(-ENOENT);
413
414         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
415         if (!dmabuf) {
416                 ret = -ENOMEM;
417                 goto err_module;
418         }
419
420         dmabuf->priv = exp_info->priv;
421         dmabuf->ops = exp_info->ops;
422         dmabuf->size = exp_info->size;
423         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
424         dmabuf->owner = exp_info->owner;
425         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
426         dmabuf->cb_excl.poll = dmabuf->cb_shared.poll = &dmabuf->poll;
427         dmabuf->cb_excl.active = dmabuf->cb_shared.active = 0;
428
429         if (!resv) {
430                 resv = (struct reservation_object *)&dmabuf[1];
431                 reservation_object_init(resv);
432         }
433         dmabuf->resv = resv;
434
435         file = anon_inode_getfile("dmabuf", &dma_buf_fops, dmabuf,
436                                         exp_info->flags);
437         if (IS_ERR(file)) {
438                 ret = PTR_ERR(file);
439                 goto err_dmabuf;
440         }
441
442         file->f_mode |= FMODE_LSEEK;
443         dmabuf->file = file;
444
445         mutex_init(&dmabuf->lock);
446         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
447
448         mutex_lock(&db_list.lock);
449         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
450         mutex_unlock(&db_list.lock);
451
452         return dmabuf;
453
454 err_dmabuf:
455         kfree(dmabuf);
456 err_module:
457         module_put(exp_info->owner);
458         return ERR_PTR(ret);
459 }
460 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_export);
461
462 /**
463  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given dma_buf
464  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
465  * @flags:      [in]    flags to give to fd
466  *
467  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
468  */
469 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
470 {
471         int fd;
472
473         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
474                 return -EINVAL;
475
476         fd = get_unused_fd_flags(flags);
477         if (fd < 0)
478                 return fd;
479
480         fd_install(fd, dmabuf->file);
481
482         return fd;
483 }
484 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_fd);
485
486 /**
487  * dma_buf_get - returns the dma_buf structure related to an fd
488  * @fd: [in]    fd associated with the dma_buf to be returned
489  *
490  * On success, returns the dma_buf structure associated with an fd; uses
491  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
492  * otherwise.
493  */
494 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
495 {
496         struct file *file;
497
498         file = fget(fd);
499
500         if (!file)
501                 return ERR_PTR(-EBADF);
502
503         if (!is_dma_buf_file(file)) {
504                 fput(file);
505                 return ERR_PTR(-EINVAL);
506         }
507
508         return file->private_data;
509 }
510 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_get);
511
512 /**
513  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
514  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
515  *
516  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
517  *
518  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
519  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
520  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
521  */
522 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
523 {
524         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
525                 return;
526
527         fput(dmabuf->file);
528 }
529 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_put);
530
531 /**
532  * dma_buf_attach - Add the device to dma_buf's attachments list; optionally,
533  * calls attach() of dma_buf_ops to allow device-specific attach functionality
534  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
535  * @dev:        [in]    device to be attached.
536  *
537  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
538  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
539  *
540  * Returns:
541  *
542  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
543  * error code wrapped into a pointer on failure.
544  *
545  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
546  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
547  * indicated with the error code -EBUSY.
548  */
549 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
550                                           struct device *dev)
551 {
552         struct dma_buf_attachment *attach;
553         int ret;
554
555         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
556                 return ERR_PTR(-EINVAL);
557
558         attach = kzalloc(sizeof(struct dma_buf_attachment), GFP_KERNEL);
559         if (attach == NULL)
560                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
561
562         attach->dev = dev;
563         attach->dmabuf = dmabuf;
564
565         mutex_lock(&dmabuf->lock);
566
567         if (dmabuf->ops->attach) {
568                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, dev, attach);
569                 if (ret)
570                         goto err_attach;
571         }
572         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
573
574         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
575         return attach;
576
577 err_attach:
578         kfree(attach);
579         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
580         return ERR_PTR(ret);
581 }
582 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_attach);
583
584 /**
585  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list;
586  * optionally calls detach() of dma_buf_ops for device-specific detach
587  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
588  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
589  *
590  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
591  */
592 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
593 {
594         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach))
595                 return;
596
597         mutex_lock(&dmabuf->lock);
598         list_del(&attach->node);
599         if (dmabuf->ops->detach)
600                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
601
602         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
603         kfree(attach);
604 }
605 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_detach);
606
607 /**
608  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
609  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
610  * dma_buf_ops.
611  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
612  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
613  *
614  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
615  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
616  *
617  * A mapping must be unmapped again using dma_buf_map_attachment(). Note that
618  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
619  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
620  * time.
621  */
622 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
623                                         enum dma_data_direction direction)
624 {
625         struct sg_table *sg_table = ERR_PTR(-EINVAL);
626
627         might_sleep();
628
629         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
630                 return ERR_PTR(-EINVAL);
631
632         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
633         if (!sg_table)
634                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
635
636         return sg_table;
637 }
638 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_map_attachment);
639
640 /**
641  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
642  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
643  * dma_buf_ops.
644  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
645  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
646  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
647  *
648  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
649  */
650 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
651                                 struct sg_table *sg_table,
652                                 enum dma_data_direction direction)
653 {
654         might_sleep();
655
656         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
657                 return;
658
659         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
660                                                 direction);
661 }
662 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_unmap_attachment);
663
664 /**
665  * DOC: cpu access
666  *
667  * There are mutliple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
668  *
669  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
670  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
671  *   sending it away. Cache coherency is handled by braketing any transactions
672  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
673  *   access.
674  *
675  *   To support dma_buf objects residing in highmem cpu access is page-based
676  *   using an api similar to kmap. Accessing a dma_buf is done in aligned chunks
677  *   of PAGE_SIZE size. Before accessing a chunk it needs to be mapped, which
678  *   returns a pointer in kernel virtual address space. Afterwards the chunk
679  *   needs to be unmapped again. There is no limit on how often a given chunk
680  *   can be mapped and unmapped, i.e. the importer does not need to call
681  *   begin_cpu_access again before mapping the same chunk again.
682  *
683  *   Interfaces::
684  *      void \*dma_buf_kmap(struct dma_buf \*, unsigned long);
685  *      void dma_buf_kunmap(struct dma_buf \*, unsigned long, void \*);
686  *
687  *   There are also atomic variants of these interfaces. Like for kmap they
688  *   facilitate non-blocking fast-paths. Neither the importer nor the exporter
689  *   (in the callback) is allowed to block when using these.
690  *
691  *   Interfaces::
692  *      void \*dma_buf_kmap_atomic(struct dma_buf \*, unsigned long);
693  *      void dma_buf_kunmap_atomic(struct dma_buf \*, unsigned long, void \*);
694  *
695  *   For importers all the restrictions of using kmap apply, like the limited
696  *   supply of kmap_atomic slots. Hence an importer shall only hold onto at
697  *   max 2 atomic dma_buf kmaps at the same time (in any given process context).
698  *
699  *   dma_buf kmap calls outside of the range specified in begin_cpu_access are
700  *   undefined. If the range is not PAGE_SIZE aligned, kmap needs to succeed on
701  *   the partial chunks at the beginning and end but may return stale or bogus
702  *   data outside of the range (in these partial chunks).
703  *
704  *   Note that these calls need to always succeed. The exporter needs to
705  *   complete any preparations that might fail in begin_cpu_access.
706  *
707  *   For some cases the overhead of kmap can be too high, a vmap interface
708  *   is introduced. This interface should be used very carefully, as vmalloc
709  *   space is a limited resources on many architectures.
710  *
711  *   Interfaces::
712  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf)
713  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, void \*vaddr)
714  *
715  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
716  *   it runs out of vmalloc space. Fallback to kmap should be implemented. Note
717  *   that the dma-buf layer keeps a reference count for all vmap access and
718  *   calls down into the exporter's vmap function only when no vmapping exists,
719  *   and only unmaps it once. Protection against concurrent vmap/vunmap calls is
720  *   provided by taking the dma_buf->lock mutex.
721  *
722  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
723  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
724  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
725  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
726  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
727  *   replace ION buffers mmap support was needed.
728  *
729  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
730  *   fd. But like for CPU access there's a need to braket the actual access,
731  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
732  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
733  *   be restarted.
734  *
735  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
736  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
737  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
738  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
739  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
740  *   sequence would be used like following:
741  *
742  *     - mmap dma-buf fd
743  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
744  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
745  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
746  *       device)
747  *     - munmap once you don't need the buffer any more
748  *
749  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
750  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
751  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
752  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
753  *
754  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
755  *
756  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
757  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
758  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
759  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
760  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
761  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
762  *
763  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
764  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
765  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
766  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
767  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
768  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
769  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
770  *
771  *   Interface::
772  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
773  *                     unsigned long);
774  *
775  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
776  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with dma_buf->file will
777  *   equally achieve that for a dma-buf object.
778  */
779
780 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
781                                       enum dma_data_direction direction)
782 {
783         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
784                       direction == DMA_TO_DEVICE);
785         struct reservation_object *resv = dmabuf->resv;
786         long ret;
787
788         /* Wait on any implicit rendering fences */
789         ret = reservation_object_wait_timeout_rcu(resv, write, true,
790                                                   MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
791         if (ret < 0)
792                 return ret;
793
794         return 0;
795 }
796
797 /**
798  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
799  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
800  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
801  * specified access direction.
802  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
803  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
804  *
805  * After the cpu access is complete the caller should call
806  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is braketed by both calls is
807  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
808  *
809  * Can return negative error values, returns 0 on success.
810  */
811 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
812                              enum dma_data_direction direction)
813 {
814         int ret = 0;
815
816         if (WARN_ON(!dmabuf))
817                 return -EINVAL;
818
819         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
820                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
821
822         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
823          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
824          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
825          */
826         if (ret == 0)
827                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
828
829         return ret;
830 }
831 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_begin_cpu_access);
832
833 /**
834  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
835  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
836  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
837  * specified access direction.
838  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
839  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
840  *
841  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
842  *
843  * Can return negative error values, returns 0 on success.
844  */
845 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
846                            enum dma_data_direction direction)
847 {
848         int ret = 0;
849
850         WARN_ON(!dmabuf);
851
852         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
853                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
854
855         return ret;
856 }
857 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_end_cpu_access);
858
859 /**
860  * dma_buf_kmap_atomic - Map a page of the buffer object into kernel address
861  * space. The same restrictions as for kmap_atomic and friends apply.
862  * @dmabuf:     [in]    buffer to map page from.
863  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
864  *
865  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
866  * need to be done in begin_cpu_access.
867  */
868 void *dma_buf_kmap_atomic(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
869 {
870         WARN_ON(!dmabuf);
871
872         return dmabuf->ops->kmap_atomic(dmabuf, page_num);
873 }
874 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap_atomic);
875
876 /**
877  * dma_buf_kunmap_atomic - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap_atomic.
878  * @dmabuf:     [in]    buffer to unmap page from.
879  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
880  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap_atomic.
881  *
882  * This call must always succeed.
883  */
884 void dma_buf_kunmap_atomic(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
885                            void *vaddr)
886 {
887         WARN_ON(!dmabuf);
888
889         if (dmabuf->ops->kunmap_atomic)
890                 dmabuf->ops->kunmap_atomic(dmabuf, page_num, vaddr);
891 }
892 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap_atomic);
893
894 /**
895  * dma_buf_kmap - Map a page of the buffer object into kernel address space. The
896  * same restrictions as for kmap and friends apply.
897  * @dmabuf:     [in]    buffer to map page from.
898  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
899  *
900  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
901  * need to be done in begin_cpu_access.
902  */
903 void *dma_buf_kmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
904 {
905         WARN_ON(!dmabuf);
906
907         return dmabuf->ops->kmap(dmabuf, page_num);
908 }
909 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap);
910
911 /**
912  * dma_buf_kunmap - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap.
913  * @dmabuf:     [in]    buffer to unmap page from.
914  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
915  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap.
916  *
917  * This call must always succeed.
918  */
919 void dma_buf_kunmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
920                     void *vaddr)
921 {
922         WARN_ON(!dmabuf);
923
924         if (dmabuf->ops->kunmap)
925                 dmabuf->ops->kunmap(dmabuf, page_num, vaddr);
926 }
927 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap);
928
929
930 /**
931  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
932  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
933  * @vma:        [in]    vma for the mmap
934  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
935  *                      dma-buf buffer.
936  *
937  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
938  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
939  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
940  * set up the mapping.
941  *
942  * Can return negative error values, returns 0 on success.
943  */
944 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
945                  unsigned long pgoff)
946 {
947         struct file *oldfile;
948         int ret;
949
950         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
951                 return -EINVAL;
952
953         /* check for offset overflow */
954         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
955                 return -EOVERFLOW;
956
957         /* check for overflowing the buffer's size */
958         if (pgoff + vma_pages(vma) >
959             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
960                 return -EINVAL;
961
962         /* readjust the vma */
963         get_file(dmabuf->file);
964         oldfile = vma->vm_file;
965         vma->vm_file = dmabuf->file;
966         vma->vm_pgoff = pgoff;
967
968         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
969         if (ret) {
970                 /* restore old parameters on failure */
971                 vma->vm_file = oldfile;
972                 fput(dmabuf->file);
973         } else {
974                 if (oldfile)
975                         fput(oldfile);
976         }
977         return ret;
978
979 }
980 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_mmap);
981
982 /**
983  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
984  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
985  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
986  *
987  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
988  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
989  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
990  * Please attempt to use kmap/kunmap before thinking about these interfaces.
991  *
992  * Returns NULL on error.
993  */
994 void *dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf)
995 {
996         void *ptr;
997
998         if (WARN_ON(!dmabuf))
999                 return NULL;
1000
1001         if (!dmabuf->ops->vmap)
1002                 return NULL;
1003
1004         mutex_lock(&dmabuf->lock);
1005         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1006                 dmabuf->vmapping_counter++;
1007                 BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
1008                 ptr = dmabuf->vmap_ptr;
1009                 goto out_unlock;
1010         }
1011
1012         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr);
1013
1014         ptr = dmabuf->ops->vmap(dmabuf);
1015         if (WARN_ON_ONCE(IS_ERR(ptr)))
1016                 ptr = NULL;
1017         if (!ptr)
1018                 goto out_unlock;
1019
1020         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1021         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1022
1023 out_unlock:
1024         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
1025         return ptr;
1026 }
1027 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vmap);
1028
1029 /**
1030  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1031  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1032  * @vaddr:      [in]    vmap to vunmap
1033  */
1034 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, void *vaddr)
1035 {
1036         if (WARN_ON(!dmabuf))
1037                 return;
1038
1039         BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
1040         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1041         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr != vaddr);
1042
1043         mutex_lock(&dmabuf->lock);
1044         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1045                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1046                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, vaddr);
1047                 dmabuf->vmap_ptr = NULL;
1048         }
1049         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
1050 }
1051 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vunmap);
1052
1053 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1054 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1055 {
1056         int ret;
1057         struct dma_buf *buf_obj;
1058         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1059         int count = 0, attach_count;
1060         size_t size = 0;
1061
1062         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1063
1064         if (ret)
1065                 return ret;
1066
1067         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1068         seq_puts(s, "size\tflags\tmode\tcount\texp_name\n");
1069
1070         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1071                 ret = mutex_lock_interruptible(&buf_obj->lock);
1072
1073                 if (ret) {
1074                         seq_puts(s,
1075                                  "\tERROR locking buffer object: skipping\n");
1076                         continue;
1077                 }
1078
1079                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\n",
1080                                 buf_obj->size,
1081                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1082                                 file_count(buf_obj->file),
1083                                 buf_obj->exp_name);
1084
1085                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1086                 attach_count = 0;
1087
1088                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1089                         seq_puts(s, "\t");
1090
1091                         seq_printf(s, "%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1092                         attach_count++;
1093                 }
1094
1095                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1096                                 attach_count);
1097
1098                 count++;
1099                 size += buf_obj->size;
1100                 mutex_unlock(&buf_obj->lock);
1101         }
1102
1103         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1104
1105         mutex_unlock(&db_list.lock);
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 static int dma_buf_debug_open(struct inode *inode, struct file *file)
1110 {
1111         return single_open(file, dma_buf_debug_show, NULL);
1112 }
1113
1114 static const struct file_operations dma_buf_debug_fops = {
1115         .open           = dma_buf_debug_open,
1116         .read           = seq_read,
1117         .llseek         = seq_lseek,
1118         .release        = single_release,
1119 };
1120
1121 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1122
1123 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1124 {
1125         struct dentry *d;
1126         int err = 0;
1127
1128         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1129         if (IS_ERR(d))
1130                 return PTR_ERR(d);
1131
1132         dma_buf_debugfs_dir = d;
1133
1134         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1135                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1136         if (IS_ERR(d)) {
1137                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1138                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1139                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1140                 err = PTR_ERR(d);
1141         }
1142
1143         return err;
1144 }
1145
1146 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1147 {
1148         if (dma_buf_debugfs_dir)
1149                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1150 }
1151 #else
1152 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1153 {
1154         return 0;
1155 }
1156 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1157 {
1158 }
1159 #endif
1160
1161 static int __init dma_buf_init(void)
1162 {
1163         mutex_init(&db_list.lock);
1164         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1165         dma_buf_init_debugfs();
1166         return 0;
1167 }
1168 subsys_initcall(dma_buf_init);
1169
1170 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1171 {
1172         dma_buf_uninit_debugfs();
1173 }
1174 __exitcall(dma_buf_deinit);