drivers/gpu/drm/armada/armada_gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Russell King
   4  */
   5 #include <linux/dma-buf.h>
   6 #include <linux/dma-mapping.h>
   7 #include <linux/shmem_fs.h>
   8 #include "armada_drm.h"
   9 #include "armada_gem.h"
  10 #include <drm/armada_drm.h>
  11 #include "armada_ioctlP.h"
  12
  13 static vm_fault_t armada_gem_vm_fault(struct vm_fault *vmf)
  14 {
  15         struct drm_gem_object *gobj = vmf->vma->vm_private_data;
  16         struct armada_gem_object *obj = drm_to_armada_gem(gobj);
  17         unsigned long pfn = obj->phys_addr >> PAGE_SHIFT;
  18
  19         pfn += (vmf->address - vmf->vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
  20         return vmf_insert_pfn(vmf->vma, vmf->address, pfn);
  21 }
  22
  23 const struct vm_operations_struct armada_gem_vm_ops = {
  24         .fault  = armada_gem_vm_fault,
  25         .open   = drm_gem_vm_open,
  26         .close  = drm_gem_vm_close,
  27 };
  28
  29 static size_t roundup_gem_size(size_t size)
  30 {
  31         return roundup(size, PAGE_SIZE);
  32 }
  33
  34 void armada_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
  35 {
  36         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
  37         struct armada_private *priv = obj->dev->dev_private;
  38
  39         DRM_DEBUG_DRIVER("release obj %p\n", dobj);
  40
  41         drm_gem_free_mmap_offset(&dobj->obj);
  42
  43         might_lock(&priv->linear_lock);
  44
  45         if (dobj->page) {
  46                 /* page backed memory */
  47                 unsigned int order = get_order(dobj->obj.size);
  48                 __free_pages(dobj->page, order);
  49         } else if (dobj->linear) {
  50                 /* linear backed memory */
  51                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
  52                 drm_mm_remove_node(dobj->linear);
  53                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
  54                 kfree(dobj->linear);
  55                 if (dobj->addr)
  56                         iounmap(dobj->addr);
  57         }
  58
  59         if (dobj->obj.import_attach) {
  60                 /* We only ever display imported data */
  61                 if (dobj->sgt)
  62                         dma_buf_unmap_attachment(dobj->obj.import_attach,
  63                                                  dobj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
  64                 drm_prime_gem_destroy(&dobj->obj, NULL);
  65         }
  66
  67         drm_gem_object_release(&dobj->obj);
  68
  69         kfree(dobj);
  70 }
  71
  72 int
  73 armada_gem_linear_back(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *obj)
  74 {
  75         struct armada_private *priv = dev->dev_private;
  76         size_t size = obj->obj.size;
  77
  78         if (obj->page || obj->linear)
  79                 return 0;
  80
  81         /*
  82          * If it is a small allocation (typically cursor, which will
  83          * be 32x64 or 64x32 ARGB pixels) try to get it from the system.
  84          * Framebuffers will never be this small (our minimum size for
  85          * framebuffers is larger than this anyway.)  Such objects are
  86          * only accessed by the CPU so we don't need any special handing
  87          * here.
  88          */
  89         if (size <= 8192) {
  90                 unsigned int order = get_order(size);
  91                 struct page *p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
  92
  93                 if (p) {
  94                         obj->addr = page_address(p);
  95                         obj->phys_addr = page_to_phys(p);
  96                         obj->page = p;
  97
  98                         memset(obj->addr, 0, PAGE_ALIGN(size));
  99                 }
 100         }
 101
 102         /*
 103          * We could grab something from CMA if it's enabled, but that
 104          * involves building in a problem:
 105          *
 106          * CMA's interface uses dma_alloc_coherent(), which provides us
 107          * with an CPU virtual address and a device address.
 108          *
 109          * The CPU virtual address may be either an address in the kernel
 110          * direct mapped region (for example, as it would be on x86) or
 111          * it may be remapped into another part of kernel memory space
 112          * (eg, as it would be on ARM.)  This means virt_to_phys() on the
 113          * returned virtual address is invalid depending on the architecture
 114          * implementation.
 115          *
 116          * The device address may also not be a physical address; it may
 117          * be that there is some kind of remapping between the device and
 118          * system RAM, which makes the use of the device address also
 119          * unsafe to re-use as a physical address.
 120          *
 121          * This makes DRM usage of dma_alloc_coherent() in a generic way
 122          * at best very questionable and unsafe.
 123          */
 124
 125         /* Otherwise, grab it from our linear allocation */
 126         if (!obj->page) {
 127                 struct drm_mm_node *node;
 128                 unsigned align = min_t(unsigned, size, SZ_2M);
 129                 void __iomem *ptr;
 130                 int ret;
 131
 132                 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
 133                 if (!node)
 134                         return -ENOSPC;
 135
 136                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
 137                 ret = drm_mm_insert_node_generic(&priv->linear, node,
 138                                                  size, align, 0, 0);
 139                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 140                 if (ret) {
 141                         kfree(node);
 142                         return ret;
 143                 }
 144
 145                 obj->linear = node;
 146
 147                 /* Ensure that the memory we're returning is cleared. */
 148                 ptr = ioremap_wc(obj->linear->start, size);
 149                 if (!ptr) {
 150                         mutex_lock(&priv->linear_lock);
 151                         drm_mm_remove_node(obj->linear);
 152                         mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 153                         kfree(obj->linear);
 154                         obj->linear = NULL;
 155                         return -ENOMEM;
 156                 }
 157
 158                 memset_io(ptr, 0, size);
 159                 iounmap(ptr);
 160
 161                 obj->phys_addr = obj->linear->start;
 162                 obj->dev_addr = obj->linear->start;
 163                 obj->mapped = true;
 164         }
 165
 166         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p phys %#llx dev %#llx\n", obj,
 167                          (unsigned long long)obj->phys_addr,
 168                          (unsigned long long)obj->dev_addr);
 169
 170         return 0;
 171 }
 172
 173 void *
 174 armada_gem_map_object(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *dobj)
 175 {
 176         /* only linear objects need to be ioremap'd */
 177         if (!dobj->addr && dobj->linear)
 178                 dobj->addr = ioremap_wc(dobj->phys_addr, dobj->obj.size);
 179         return dobj->addr;
 180 }
 181
 182 struct armada_gem_object *
 183 armada_gem_alloc_private_object(struct drm_device *dev, size_t size)
 184 {
 185         struct armada_gem_object *obj;
 186
 187         size = roundup_gem_size(size);
 188
 189         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 190         if (!obj)
 191                 return NULL;
 192
 193         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->obj, size);
 194
 195         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc private obj %p size %zu\n", obj, size);
 196
 197         return obj;
 198 }
 199
 200 static struct armada_gem_object *armada_gem_alloc_object(struct drm_device *dev,
 201         size_t size)
 202 {
 203         struct armada_gem_object *obj;
 204         struct address_space *mapping;
 205
 206         size = roundup_gem_size(size);
 207
 208         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 209         if (!obj)
 210                 return NULL;
 211
 212         if (drm_gem_object_init(dev, &obj->obj, size)) {
 213                 kfree(obj);
 214                 return NULL;
 215         }
 216
 217         mapping = obj->obj.filp->f_mapping;
 218         mapping_set_gfp_mask(mapping, GFP_HIGHUSER | __GFP_RECLAIMABLE);
 219
 220         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc obj %p size %zu\n", obj, size);
 221
 222         return obj;
 223 }
 224
 225 /* Dumb alloc support */
 226 int armada_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 227         struct drm_mode_create_dumb *args)
 228 {
 229         struct armada_gem_object *dobj;
 230         u32 handle;
 231         size_t size;
 232         int ret;
 233
 234         args->pitch = armada_pitch(args->width, args->bpp);
 235         args->size = size = args->pitch * args->height;
 236
 237         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, size);
 238         if (dobj == NULL)
 239                 return -ENOMEM;
 240
 241         ret = armada_gem_linear_back(dev, dobj);
 242         if (ret)
 243                 goto err;
 244
 245         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 246         if (ret)
 247                 goto err;
 248
 249         args->handle = handle;
 250
 251         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 252         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 253  err:
 254         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 255         return ret;
 256 }
 257
 258 /* Private driver gem ioctls */
 259 int armada_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 260         struct drm_file *file)
 261 {
 262         struct drm_armada_gem_create *args = data;
 263         struct armada_gem_object *dobj;
 264         size_t size;
 265         u32 handle;
 266         int ret;
 267
 268         if (args->size == 0)
 269                 return -ENOMEM;
 270
 271         size = args->size;
 272
 273         dobj = armada_gem_alloc_object(dev, size);
 274         if (dobj == NULL)
 275                 return -ENOMEM;
 276
 277         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 278         if (ret)
 279                 goto err;
 280
 281         args->handle = handle;
 282
 283         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 284         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 285  err:
 286         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 287         return ret;
 288 }
 289
 290 /* Map a shmem-backed object into process memory space */
 291 int armada_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 292         struct drm_file *file)
 293 {
 294         struct drm_armada_gem_mmap *args = data;
 295         struct armada_gem_object *dobj;
 296         unsigned long addr;
 297
 298         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 299         if (dobj == NULL)
 300                 return -ENOENT;
 301
 302         if (!dobj->obj.filp) {
 303                 drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 304                 return -EINVAL;
 305         }
 306
 307         addr = vm_mmap(dobj->obj.filp, 0, args->size, PROT_READ | PROT_WRITE,
 308                        MAP_SHARED, args->offset);
 309         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 310         if (IS_ERR_VALUE(addr))
 311                 return addr;
 312
 313         args->addr = addr;
 314
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 int armada_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 319         struct drm_file *file)
 320 {
 321         struct drm_armada_gem_pwrite *args = data;
 322         struct armada_gem_object *dobj;
 323         char __user *ptr;
 324         int ret;
 325
 326         DRM_DEBUG_DRIVER("handle %u off %u size %u ptr 0x%llx\n",
 327                 args->handle, args->offset, args->size, args->ptr);
 328
 329         if (args->size == 0)
 330                 return 0;
 331
 332         ptr = (char __user *)(uintptr_t)args->ptr;
 333
 334         if (!access_ok(ptr, args->size))
 335                 return -EFAULT;
 336
 337         ret = fault_in_pages_readable(ptr, args->size);
 338         if (ret)
 339                 return ret;
 340
 341         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 342         if (dobj == NULL)
 343                 return -ENOENT;
 344
 345         /* Must be a kernel-mapped object */
 346         if (!dobj->addr)
 347                 return -EINVAL;
 348
 349         if (args->offset > dobj->obj.size ||
 350             args->size > dobj->obj.size - args->offset) {
 351                 DRM_ERROR("invalid size: object size %u\n", dobj->obj.size);
 352                 ret = -EINVAL;
 353                 goto unref;
 354         }
 355
 356         if (copy_from_user(dobj->addr + args->offset, ptr, args->size)) {
 357                 ret = -EFAULT;
 358         } else if (dobj->update) {
 359                 dobj->update(dobj->update_data);
 360                 ret = 0;
 361         }
 362
 363  unref:
 364         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 365         return ret;
 366 }
 367
 368 /* Prime support */
 369 static struct sg_table *
 370 armada_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 371         enum dma_data_direction dir)
 372 {
 373         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 374         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 375         struct scatterlist *sg;
 376         struct sg_table *sgt;
 377         int i, num;
 378
 379         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 380         if (!sgt)
 381                 return NULL;
 382
 383         if (dobj->obj.filp) {
 384                 struct address_space *mapping;
 385                 int count;
 386
 387                 count = dobj->obj.size / PAGE_SIZE;
 388                 if (sg_alloc_table(sgt, count, GFP_KERNEL))
 389                         goto free_sgt;
 390
 391                 mapping = dobj->obj.filp->f_mapping;
 392
 393                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, count, i) {
 394                         struct page *page;
 395
 396                         page = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
 397                         if (IS_ERR(page)) {
 398                                 num = i;
 399                                 goto release;
 400                         }
 401
 402                         sg_set_page(sg, page, PAGE_SIZE, 0);
 403                 }
 404
 405                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0) {
 406                         num = sgt->nents;
 407                         goto release;
 408                 }
 409         } else if (dobj->page) {
 410                 /* Single contiguous page */
 411                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 412                         goto free_sgt;
 413
 414                 sg_set_page(sgt->sgl, dobj->page, dobj->obj.size, 0);
 415
 416                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 417                         goto free_table;
 418         } else if (dobj->linear) {
 419                 /* Single contiguous physical region - no struct page */
 420                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 421                         goto free_sgt;
 422                 sg_dma_address(sgt->sgl) = dobj->dev_addr;
 423                 sg_dma_len(sgt->sgl) = dobj->obj.size;
 424         } else {
 425                 goto free_sgt;
 426         }
 427         return sgt;
 428
 429  release:
 430         for_each_sg(sgt->sgl, sg, num, i)
 431                 put_page(sg_page(sg));
 432  free_table:
 433         sg_free_table(sgt);
 434  free_sgt:
 435         kfree(sgt);
 436         return NULL;
 437 }
 438
 439 static void armada_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 440         struct sg_table *sgt, enum dma_data_direction dir)
 441 {
 442         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 443         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 444         int i;
 445
 446         if (!dobj->linear)
 447                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 448
 449         if (dobj->obj.filp) {
 450                 struct scatterlist *sg;
 451                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, sgt->nents, i)
 452                         put_page(sg_page(sg));
 453         }
 454
 455         sg_free_table(sgt);
 456         kfree(sgt);
 457 }
 458
 459 static void *armada_gem_dmabuf_no_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n)
 460 {
 461         return NULL;
 462 }
 463
 464 static void
 465 armada_gem_dmabuf_no_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n, void *addr)
 466 {
 467 }
 468
 469 static int
 470 armada_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 471 {
 472         return -EINVAL;
 473 }
 474
 475 static const struct dma_buf_ops armada_gem_prime_dmabuf_ops = {
 476         .map_dma_buf    = armada_gem_prime_map_dma_buf,
 477         .unmap_dma_buf  = armada_gem_prime_unmap_dma_buf,
 478         .release        = drm_gem_dmabuf_release,
 479         .map            = armada_gem_dmabuf_no_kmap,
 480         .unmap          = armada_gem_dmabuf_no_kunmap,
 481         .mmap           = armada_gem_dmabuf_mmap,
 482 };
 483
 484 struct dma_buf *
 485 armada_gem_prime_export(struct drm_device *dev, struct drm_gem_object *obj,
 486         int flags)
 487 {
 488         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 489
 490         exp_info.ops = &armada_gem_prime_dmabuf_ops;
 491         exp_info.size = obj->size;
 492         exp_info.flags = O_RDWR;
 493         exp_info.priv = obj;
 494
 495         return drm_gem_dmabuf_export(dev, &exp_info);
 496 }
 497
 498 struct drm_gem_object *
 499 armada_gem_prime_import(struct drm_device *dev, struct dma_buf *buf)
 500 {
 501         struct dma_buf_attachment *attach;
 502         struct armada_gem_object *dobj;
 503
 504         if (buf->ops == &armada_gem_prime_dmabuf_ops) {
 505                 struct drm_gem_object *obj = buf->priv;
 506                 if (obj->dev == dev) {
 507                         /*
 508                          * Importing our own dmabuf(s) increases the
 509                          * refcount on the gem object itself.
 510                          */
 511                         drm_gem_object_get(obj);
 512                         return obj;
 513                 }
 514         }
 515
 516         attach = dma_buf_attach(buf, dev->dev);
 517         if (IS_ERR(attach))
 518                 return ERR_CAST(attach);
 519
 520         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, buf->size);
 521         if (!dobj) {
 522                 dma_buf_detach(buf, attach);
 523                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 524         }
 525
 526         dobj->obj.import_attach = attach;
 527         get_dma_buf(buf);
 528
 529         /*
 530          * Don't call dma_buf_map_attachment() here - it maps the
 531          * scatterlist immediately for DMA, and this is not always
 532          * an appropriate thing to do.
 533          */
 534         return &dobj->obj;
 535 }
 536
 537 int armada_gem_map_import(struct armada_gem_object *dobj)
 538 {
 539         int ret;
 540
 541         dobj->sgt = dma_buf_map_attachment(dobj->obj.import_attach,
 542                                            DMA_TO_DEVICE);
 543         if (IS_ERR(dobj->sgt)) {
 544                 ret = PTR_ERR(dobj->sgt);
 545                 dobj->sgt = NULL;
 546                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() error: %d\n", ret);
 547                 return ret;
 548         }
 549         if (dobj->sgt->nents > 1) {
 550                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned an (unsupported) scattered list\n");
 551                 return -EINVAL;
 552         }
 553         if (sg_dma_len(dobj->sgt->sgl) < dobj->obj.size) {
 554                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned a small buffer\n");
 555                 return -EINVAL;
 556         }
 557         dobj->dev_addr = sg_dma_address(dobj->sgt->sgl);
 558         dobj->mapped = true;
 559         return 0;
 560 }