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