1da67d34e55d6327399079135ec3316d1e17cfed
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / gpu / drm / drm_gem.c
1 /*
2  * Copyright © 2008 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Authors:
24  *    Eric Anholt <eric@anholt.net>
25  *
26  */
27
28 #include <linux/types.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/mm.h>
31 #include <linux/uaccess.h>
32 #include <linux/fs.h>
33 #include <linux/file.h>
34 #include <linux/module.h>
35 #include <linux/mman.h>
36 #include <linux/pagemap.h>
37 #include <linux/shmem_fs.h>
38 #include <linux/dma-buf.h>
39 #include <linux/mem_encrypt.h>
40 #include <linux/pagevec.h>
41
42 #include <drm/drm.h>
43 #include <drm/drm_device.h>
44 #include <drm/drm_drv.h>
45 #include <drm/drm_file.h>
46 #include <drm/drm_gem.h>
47 #include <drm/drm_managed.h>
48 #include <drm/drm_print.h>
49 #include <drm/drm_vma_manager.h>
50
51 #include "drm_internal.h"
52
53 /** @file drm_gem.c
54  *
55  * This file provides some of the base ioctls and library routines for
56  * the graphics memory manager implemented by each device driver.
57  *
58  * Because various devices have different requirements in terms of
59  * synchronization and migration strategies, implementing that is left up to
60  * the driver, and all that the general API provides should be generic --
61  * allocating objects, reading/writing data with the cpu, freeing objects.
62  * Even there, platform-dependent optimizations for reading/writing data with
63  * the CPU mean we'll likely hook those out to driver-specific calls.  However,
64  * the DRI2 implementation wants to have at least allocate/mmap be generic.
65  *
66  * The goal was to have swap-backed object allocation managed through
67  * struct file.  However, file descriptors as handles to a struct file have
68  * two major failings:
69  * - Process limits prevent more than 1024 or so being used at a time by
70  *   default.
71  * - Inability to allocate high fds will aggravate the X Server's select()
72  *   handling, and likely that of many GL client applications as well.
73  *
74  * This led to a plan of using our own integer IDs (called handles, following
75  * DRM terminology) to mimic fds, and implement the fd syscalls we need as
76  * ioctls.  The objects themselves will still include the struct file so
77  * that we can transition to fds if the required kernel infrastructure shows
78  * up at a later date, and as our interface with shmfs for memory allocation.
79  */
80
81 static void
82 drm_gem_init_release(struct drm_device *dev, void *ptr)
83 {
84         drm_vma_offset_manager_destroy(dev->vma_offset_manager);
85 }
86
87 /**
88  * drm_gem_init - Initialize the GEM device fields
89  * @dev: drm_devic structure to initialize
90  */
91 int
92 drm_gem_init(struct drm_device *dev)
93 {
94         struct drm_vma_offset_manager *vma_offset_manager;
95
96         mutex_init(&dev->object_name_lock);
97         idr_init_base(&dev->object_name_idr, 1);
98
99         vma_offset_manager = drmm_kzalloc(dev, sizeof(*vma_offset_manager),
100                                           GFP_KERNEL);
101         if (!vma_offset_manager) {
102                 DRM_ERROR("out of memory\n");
103                 return -ENOMEM;
104         }
105
106         dev->vma_offset_manager = vma_offset_manager;
107         drm_vma_offset_manager_init(vma_offset_manager,
108                                     DRM_FILE_PAGE_OFFSET_START,
109                                     DRM_FILE_PAGE_OFFSET_SIZE);
110
111         return drmm_add_action(dev, drm_gem_init_release, NULL);
112 }
113
114 /**
115  * drm_gem_object_init - initialize an allocated shmem-backed GEM object
116  * @dev: drm_device the object should be initialized for
117  * @obj: drm_gem_object to initialize
118  * @size: object size
119  *
120  * Initialize an already allocated GEM object of the specified size with
121  * shmfs backing store.
122  */
123 int drm_gem_object_init(struct drm_device *dev,
124                         struct drm_gem_object *obj, size_t size)
125 {
126         struct file *filp;
127
128         drm_gem_private_object_init(dev, obj, size);
129
130         filp = shmem_file_setup("drm mm object", size, VM_NORESERVE);
131         if (IS_ERR(filp))
132                 return PTR_ERR(filp);
133
134         obj->filp = filp;
135
136         return 0;
137 }
138 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_init);
139
140 /**
141  * drm_gem_private_object_init - initialize an allocated private GEM object
142  * @dev: drm_device the object should be initialized for
143  * @obj: drm_gem_object to initialize
144  * @size: object size
145  *
146  * Initialize an already allocated GEM object of the specified size with
147  * no GEM provided backing store. Instead the caller is responsible for
148  * backing the object and handling it.
149  */
150 void drm_gem_private_object_init(struct drm_device *dev,
151                                  struct drm_gem_object *obj, size_t size)
152 {
153         BUG_ON((size & (PAGE_SIZE - 1)) != 0);
154
155         obj->dev = dev;
156         obj->filp = NULL;
157
158         kref_init(&obj->refcount);
159         obj->handle_count = 0;
160         obj->size = size;
161         dma_resv_init(&obj->_resv);
162         if (!obj->resv)
163                 obj->resv = &obj->_resv;
164
165         drm_vma_node_reset(&obj->vma_node);
166 }
167 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_private_object_init);
168
169 static void
170 drm_gem_remove_prime_handles(struct drm_gem_object *obj, struct drm_file *filp)
171 {
172         /*
173          * Note: obj->dma_buf can't disappear as long as we still hold a
174          * handle reference in obj->handle_count.
175          */
176         mutex_lock(&filp->prime.lock);
177         if (obj->dma_buf) {
178                 drm_prime_remove_buf_handle_locked(&filp->prime,
179                                                    obj->dma_buf);
180         }
181         mutex_unlock(&filp->prime.lock);
182 }
183
184 /**
185  * drm_gem_object_handle_free - release resources bound to userspace handles
186  * @obj: GEM object to clean up.
187  *
188  * Called after the last handle to the object has been closed
189  *
190  * Removes any name for the object. Note that this must be
191  * called before drm_gem_object_free or we'll be touching
192  * freed memory
193  */
194 static void drm_gem_object_handle_free(struct drm_gem_object *obj)
195 {
196         struct drm_device *dev = obj->dev;
197
198         /* Remove any name for this object */
199         if (obj->name) {
200                 idr_remove(&dev->object_name_idr, obj->name);
201                 obj->name = 0;
202         }
203 }
204
205 static void drm_gem_object_exported_dma_buf_free(struct drm_gem_object *obj)
206 {
207         /* Unbreak the reference cycle if we have an exported dma_buf. */
208         if (obj->dma_buf) {
209                 dma_buf_put(obj->dma_buf);
210                 obj->dma_buf = NULL;
211         }
212 }
213
214 static void
215 drm_gem_object_handle_put_unlocked(struct drm_gem_object *obj)
216 {
217         struct drm_device *dev = obj->dev;
218         bool final = false;
219
220         if (WARN_ON(READ_ONCE(obj->handle_count) == 0))
221                 return;
222
223         /*
224         * Must bump handle count first as this may be the last
225         * ref, in which case the object would disappear before we
226         * checked for a name
227         */
228
229         mutex_lock(&dev->object_name_lock);
230         if (--obj->handle_count == 0) {
231                 drm_gem_object_handle_free(obj);
232                 drm_gem_object_exported_dma_buf_free(obj);
233                 final = true;
234         }
235         mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
236
237         if (final)
238                 drm_gem_object_put(obj);
239 }
240
241 /*
242  * Called at device or object close to release the file's
243  * handle references on objects.
244  */
245 static int
246 drm_gem_object_release_handle(int id, void *ptr, void *data)
247 {
248         struct drm_file *file_priv = data;
249         struct drm_gem_object *obj = ptr;
250
251         if (obj->funcs->close)
252                 obj->funcs->close(obj, file_priv);
253
254         drm_gem_remove_prime_handles(obj, file_priv);
255         drm_vma_node_revoke(&obj->vma_node, file_priv);
256
257         drm_gem_object_handle_put_unlocked(obj);
258
259         return 0;
260 }
261
262 /**
263  * drm_gem_handle_delete - deletes the given file-private handle
264  * @filp: drm file-private structure to use for the handle look up
265  * @handle: userspace handle to delete
266  *
267  * Removes the GEM handle from the @filp lookup table which has been added with
268  * drm_gem_handle_create(). If this is the last handle also cleans up linked
269  * resources like GEM names.
270  */
271 int
272 drm_gem_handle_delete(struct drm_file *filp, u32 handle)
273 {
274         struct drm_gem_object *obj;
275
276         spin_lock(&filp->table_lock);
277
278         /* Check if we currently have a reference on the object */
279         obj = idr_replace(&filp->object_idr, NULL, handle);
280         spin_unlock(&filp->table_lock);
281         if (IS_ERR_OR_NULL(obj))
282                 return -EINVAL;
283
284         /* Release driver's reference and decrement refcount. */
285         drm_gem_object_release_handle(handle, obj, filp);
286
287         /* And finally make the handle available for future allocations. */
288         spin_lock(&filp->table_lock);
289         idr_remove(&filp->object_idr, handle);
290         spin_unlock(&filp->table_lock);
291
292         return 0;
293 }
294 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_handle_delete);
295
296 /**
297  * drm_gem_dumb_map_offset - return the fake mmap offset for a gem object
298  * @file: drm file-private structure containing the gem object
299  * @dev: corresponding drm_device
300  * @handle: gem object handle
301  * @offset: return location for the fake mmap offset
302  *
303  * This implements the &drm_driver.dumb_map_offset kms driver callback for
304  * drivers which use gem to manage their backing storage.
305  *
306  * Returns:
307  * 0 on success or a negative error code on failure.
308  */
309 int drm_gem_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
310                             u32 handle, u64 *offset)
311 {
312         struct drm_gem_object *obj;
313         int ret;
314
315         obj = drm_gem_object_lookup(file, handle);
316         if (!obj)
317                 return -ENOENT;
318
319         /* Don't allow imported objects to be mapped */
320         if (obj->import_attach) {
321                 ret = -EINVAL;
322                 goto out;
323         }
324
325         ret = drm_gem_create_mmap_offset(obj);
326         if (ret)
327                 goto out;
328
329         *offset = drm_vma_node_offset_addr(&obj->vma_node);
330 out:
331         drm_gem_object_put(obj);
332
333         return ret;
334 }
335 EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gem_dumb_map_offset);
336
337 /**
338  * drm_gem_dumb_destroy - dumb fb callback helper for gem based drivers
339  * @file: drm file-private structure to remove the dumb handle from
340  * @dev: corresponding drm_device
341  * @handle: the dumb handle to remove
342  *
343  * This implements the &drm_driver.dumb_destroy kms driver callback for drivers
344  * which use gem to manage their backing storage.
345  */
346 int drm_gem_dumb_destroy(struct drm_file *file,
347                          struct drm_device *dev,
348                          uint32_t handle)
349 {
350         return drm_gem_handle_delete(file, handle);
351 }
352 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dumb_destroy);
353
354 /**
355  * drm_gem_handle_create_tail - internal functions to create a handle
356  * @file_priv: drm file-private structure to register the handle for
357  * @obj: object to register
358  * @handlep: pointer to return the created handle to the caller
359  *
360  * This expects the &drm_device.object_name_lock to be held already and will
361  * drop it before returning. Used to avoid races in establishing new handles
362  * when importing an object from either an flink name or a dma-buf.
363  *
364  * Handles must be release again through drm_gem_handle_delete(). This is done
365  * when userspace closes @file_priv for all attached handles, or through the
366  * GEM_CLOSE ioctl for individual handles.
367  */
368 int
369 drm_gem_handle_create_tail(struct drm_file *file_priv,
370                            struct drm_gem_object *obj,
371                            u32 *handlep)
372 {
373         struct drm_device *dev = obj->dev;
374         u32 handle;
375         int ret;
376
377         WARN_ON(!mutex_is_locked(&dev->object_name_lock));
378         if (obj->handle_count++ == 0)
379                 drm_gem_object_get(obj);
380
381         /*
382          * Get the user-visible handle using idr.  Preload and perform
383          * allocation under our spinlock.
384          */
385         idr_preload(GFP_KERNEL);
386         spin_lock(&file_priv->table_lock);
387
388         ret = idr_alloc(&file_priv->object_idr, obj, 1, 0, GFP_NOWAIT);
389
390         spin_unlock(&file_priv->table_lock);
391         idr_preload_end();
392
393         mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
394         if (ret < 0)
395                 goto err_unref;
396
397         handle = ret;
398
399         ret = drm_vma_node_allow(&obj->vma_node, file_priv);
400         if (ret)
401                 goto err_remove;
402
403         if (obj->funcs->open) {
404                 ret = obj->funcs->open(obj, file_priv);
405                 if (ret)
406                         goto err_revoke;
407         }
408
409         *handlep = handle;
410         return 0;
411
412 err_revoke:
413         drm_vma_node_revoke(&obj->vma_node, file_priv);
414 err_remove:
415         spin_lock(&file_priv->table_lock);
416         idr_remove(&file_priv->object_idr, handle);
417         spin_unlock(&file_priv->table_lock);
418 err_unref:
419         drm_gem_object_handle_put_unlocked(obj);
420         return ret;
421 }
422
423 /**
424  * drm_gem_handle_create - create a gem handle for an object
425  * @file_priv: drm file-private structure to register the handle for
426  * @obj: object to register
427  * @handlep: pointer to return the created handle to the caller
428  *
429  * Create a handle for this object. This adds a handle reference to the object,
430  * which includes a regular reference count. Callers will likely want to
431  * dereference the object afterwards.
432  *
433  * Since this publishes @obj to userspace it must be fully set up by this point,
434  * drivers must call this last in their buffer object creation callbacks.
435  */
436 int drm_gem_handle_create(struct drm_file *file_priv,
437                           struct drm_gem_object *obj,
438                           u32 *handlep)
439 {
440         mutex_lock(&obj->dev->object_name_lock);
441
442         return drm_gem_handle_create_tail(file_priv, obj, handlep);
443 }
444 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_handle_create);
445
446
447 /**
448  * drm_gem_free_mmap_offset - release a fake mmap offset for an object
449  * @obj: obj in question
450  *
451  * This routine frees fake offsets allocated by drm_gem_create_mmap_offset().
452  *
453  * Note that drm_gem_object_release() already calls this function, so drivers
454  * don't have to take care of releasing the mmap offset themselves when freeing
455  * the GEM object.
456  */
457 void
458 drm_gem_free_mmap_offset(struct drm_gem_object *obj)
459 {
460         struct drm_device *dev = obj->dev;
461
462         drm_vma_offset_remove(dev->vma_offset_manager, &obj->vma_node);
463 }
464 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_free_mmap_offset);
465
466 /**
467  * drm_gem_create_mmap_offset_size - create a fake mmap offset for an object
468  * @obj: obj in question
469  * @size: the virtual size
470  *
471  * GEM memory mapping works by handing back to userspace a fake mmap offset
472  * it can use in a subsequent mmap(2) call.  The DRM core code then looks
473  * up the object based on the offset and sets up the various memory mapping
474  * structures.
475  *
476  * This routine allocates and attaches a fake offset for @obj, in cases where
477  * the virtual size differs from the physical size (ie. &drm_gem_object.size).
478  * Otherwise just use drm_gem_create_mmap_offset().
479  *
480  * This function is idempotent and handles an already allocated mmap offset
481  * transparently. Drivers do not need to check for this case.
482  */
483 int
484 drm_gem_create_mmap_offset_size(struct drm_gem_object *obj, size_t size)
485 {
486         struct drm_device *dev = obj->dev;
487
488         return drm_vma_offset_add(dev->vma_offset_manager, &obj->vma_node,
489                                   size / PAGE_SIZE);
490 }
491 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_create_mmap_offset_size);
492
493 /**
494  * drm_gem_create_mmap_offset - create a fake mmap offset for an object
495  * @obj: obj in question
496  *
497  * GEM memory mapping works by handing back to userspace a fake mmap offset
498  * it can use in a subsequent mmap(2) call.  The DRM core code then looks
499  * up the object based on the offset and sets up the various memory mapping
500  * structures.
501  *
502  * This routine allocates and attaches a fake offset for @obj.
503  *
504  * Drivers can call drm_gem_free_mmap_offset() before freeing @obj to release
505  * the fake offset again.
506  */
507 int drm_gem_create_mmap_offset(struct drm_gem_object *obj)
508 {
509         return drm_gem_create_mmap_offset_size(obj, obj->size);
510 }
511 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_create_mmap_offset);
512
513 /*
514  * Move pages to appropriate lru and release the pagevec, decrementing the
515  * ref count of those pages.
516  */
517 static void drm_gem_check_release_pagevec(struct pagevec *pvec)
518 {
519         check_move_unevictable_pages(pvec);
520         __pagevec_release(pvec);
521         cond_resched();
522 }
523
524 /**
525  * drm_gem_get_pages - helper to allocate backing pages for a GEM object
526  * from shmem
527  * @obj: obj in question
528  *
529  * This reads the page-array of the shmem-backing storage of the given gem
530  * object. An array of pages is returned. If a page is not allocated or
531  * swapped-out, this will allocate/swap-in the required pages. Note that the
532  * whole object is covered by the page-array and pinned in memory.
533  *
534  * Use drm_gem_put_pages() to release the array and unpin all pages.
535  *
536  * This uses the GFP-mask set on the shmem-mapping (see mapping_set_gfp_mask()).
537  * If you require other GFP-masks, you have to do those allocations yourself.
538  *
539  * Note that you are not allowed to change gfp-zones during runtime. That is,
540  * shmem_read_mapping_page_gfp() must be called with the same gfp_zone(gfp) as
541  * set during initialization. If you have special zone constraints, set them
542  * after drm_gem_object_init() via mapping_set_gfp_mask(). shmem-core takes care
543  * to keep pages in the required zone during swap-in.
544  *
545  * This function is only valid on objects initialized with
546  * drm_gem_object_init(), but not for those initialized with
547  * drm_gem_private_object_init() only.
548  */
549 struct page **drm_gem_get_pages(struct drm_gem_object *obj)
550 {
551         struct address_space *mapping;
552         struct page *p, **pages;
553         struct pagevec pvec;
554         int i, npages;
555
556
557         if (WARN_ON(!obj->filp))
558                 return ERR_PTR(-EINVAL);
559
560         /* This is the shared memory object that backs the GEM resource */
561         mapping = obj->filp->f_mapping;
562
563         /* We already BUG_ON() for non-page-aligned sizes in
564          * drm_gem_object_init(), so we should never hit this unless
565          * driver author is doing something really wrong:
566          */
567         WARN_ON((obj->size & (PAGE_SIZE - 1)) != 0);
568
569         npages = obj->size >> PAGE_SHIFT;
570
571         pages = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
572         if (pages == NULL)
573                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
574
575         mapping_set_unevictable(mapping);
576
577         for (i = 0; i < npages; i++) {
578                 p = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
579                 if (IS_ERR(p))
580                         goto fail;
581                 pages[i] = p;
582
583                 /* Make sure shmem keeps __GFP_DMA32 allocated pages in the
584                  * correct region during swapin. Note that this requires
585                  * __GFP_DMA32 to be set in mapping_gfp_mask(inode->i_mapping)
586                  * so shmem can relocate pages during swapin if required.
587                  */
588                 BUG_ON(mapping_gfp_constraint(mapping, __GFP_DMA32) &&
589                                 (page_to_pfn(p) >= 0x00100000UL));
590         }
591
592         return pages;
593
594 fail:
595         mapping_clear_unevictable(mapping);
596         pagevec_init(&pvec);
597         while (i--) {
598                 if (!pagevec_add(&pvec, pages[i]))
599                         drm_gem_check_release_pagevec(&pvec);
600         }
601         if (pagevec_count(&pvec))
602                 drm_gem_check_release_pagevec(&pvec);
603
604         kvfree(pages);
605         return ERR_CAST(p);
606 }
607 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_get_pages);
608
609 /**
610  * drm_gem_put_pages - helper to free backing pages for a GEM object
611  * @obj: obj in question
612  * @pages: pages to free
613  * @dirty: if true, pages will be marked as dirty
614  * @accessed: if true, the pages will be marked as accessed
615  */
616 void drm_gem_put_pages(struct drm_gem_object *obj, struct page **pages,
617                 bool dirty, bool accessed)
618 {
619         int i, npages;
620         struct address_space *mapping;
621         struct pagevec pvec;
622
623         mapping = file_inode(obj->filp)->i_mapping;
624         mapping_clear_unevictable(mapping);
625
626         /* We already BUG_ON() for non-page-aligned sizes in
627          * drm_gem_object_init(), so we should never hit this unless
628          * driver author is doing something really wrong:
629          */
630         WARN_ON((obj->size & (PAGE_SIZE - 1)) != 0);
631
632         npages = obj->size >> PAGE_SHIFT;
633
634         pagevec_init(&pvec);
635         for (i = 0; i < npages; i++) {
636                 if (!pages[i])
637                         continue;
638
639                 if (dirty)
640                         set_page_dirty(pages[i]);
641
642                 if (accessed)
643                         mark_page_accessed(pages[i]);
644
645                 /* Undo the reference we took when populating the table */
646                 if (!pagevec_add(&pvec, pages[i]))
647                         drm_gem_check_release_pagevec(&pvec);
648         }
649         if (pagevec_count(&pvec))
650                 drm_gem_check_release_pagevec(&pvec);
651
652         kvfree(pages);
653 }
654 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_put_pages);
655
656 static int objects_lookup(struct drm_file *filp, u32 *handle, int count,
657                           struct drm_gem_object **objs)
658 {
659         int i, ret = 0;
660         struct drm_gem_object *obj;
661
662         spin_lock(&filp->table_lock);
663
664         for (i = 0; i < count; i++) {
665                 /* Check if we currently have a reference on the object */
666                 obj = idr_find(&filp->object_idr, handle[i]);
667                 if (!obj) {
668                         ret = -ENOENT;
669                         break;
670                 }
671                 drm_gem_object_get(obj);
672                 objs[i] = obj;
673         }
674         spin_unlock(&filp->table_lock);
675
676         return ret;
677 }
678
679 /**
680  * drm_gem_objects_lookup - look up GEM objects from an array of handles
681  * @filp: DRM file private date
682  * @bo_handles: user pointer to array of userspace handle
683  * @count: size of handle array
684  * @objs_out: returned pointer to array of drm_gem_object pointers
685  *
686  * Takes an array of userspace handles and returns a newly allocated array of
687  * GEM objects.
688  *
689  * For a single handle lookup, use drm_gem_object_lookup().
690  *
691  * Returns:
692  *
693  * @objs filled in with GEM object pointers. Returned GEM objects need to be
694  * released with drm_gem_object_put(). -ENOENT is returned on a lookup
695  * failure. 0 is returned on success.
696  *
697  */
698 int drm_gem_objects_lookup(struct drm_file *filp, void __user *bo_handles,
699                            int count, struct drm_gem_object ***objs_out)
700 {
701         int ret;
702         u32 *handles;
703         struct drm_gem_object **objs;
704
705         if (!count)
706                 return 0;
707
708         objs = kvmalloc_array(count, sizeof(struct drm_gem_object *),
709                              GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
710         if (!objs)
711                 return -ENOMEM;
712
713         *objs_out = objs;
714
715         handles = kvmalloc_array(count, sizeof(u32), GFP_KERNEL);
716         if (!handles) {
717                 ret = -ENOMEM;
718                 goto out;
719         }
720
721         if (copy_from_user(handles, bo_handles, count * sizeof(u32))) {
722                 ret = -EFAULT;
723                 DRM_DEBUG("Failed to copy in GEM handles\n");
724                 goto out;
725         }
726
727         ret = objects_lookup(filp, handles, count, objs);
728 out:
729         kvfree(handles);
730         return ret;
731
732 }
733 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_objects_lookup);
734
735 /**
736  * drm_gem_object_lookup - look up a GEM object from its handle
737  * @filp: DRM file private date
738  * @handle: userspace handle
739  *
740  * Returns:
741  *
742  * A reference to the object named by the handle if such exists on @filp, NULL
743  * otherwise.
744  *
745  * If looking up an array of handles, use drm_gem_objects_lookup().
746  */
747 struct drm_gem_object *
748 drm_gem_object_lookup(struct drm_file *filp, u32 handle)
749 {
750         struct drm_gem_object *obj = NULL;
751
752         objects_lookup(filp, &handle, 1, &obj);
753         return obj;
754 }
755 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_lookup);
756
757 /**
758  * drm_gem_dma_resv_wait - Wait on GEM object's reservation's objects
759  * shared and/or exclusive fences.
760  * @filep: DRM file private date
761  * @handle: userspace handle
762  * @wait_all: if true, wait on all fences, else wait on just exclusive fence
763  * @timeout: timeout value in jiffies or zero to return immediately
764  *
765  * Returns:
766  *
767  * Returns -ERESTARTSYS if interrupted, 0 if the wait timed out, or
768  * greater than 0 on success.
769  */
770 long drm_gem_dma_resv_wait(struct drm_file *filep, u32 handle,
771                                     bool wait_all, unsigned long timeout)
772 {
773         long ret;
774         struct drm_gem_object *obj;
775
776         obj = drm_gem_object_lookup(filep, handle);
777         if (!obj) {
778                 DRM_DEBUG("Failed to look up GEM BO %d\n", handle);
779                 return -EINVAL;
780         }
781
782         ret = dma_resv_wait_timeout_rcu(obj->resv, wait_all,
783                                                   true, timeout);
784         if (ret == 0)
785                 ret = -ETIME;
786         else if (ret > 0)
787                 ret = 0;
788
789         drm_gem_object_put(obj);
790
791         return ret;
792 }
793 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dma_resv_wait);
794
795 /**
796  * drm_gem_close_ioctl - implementation of the GEM_CLOSE ioctl
797  * @dev: drm_device
798  * @data: ioctl data
799  * @file_priv: drm file-private structure
800  *
801  * Releases the handle to an mm object.
802  */
803 int
804 drm_gem_close_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
805                     struct drm_file *file_priv)
806 {
807         struct drm_gem_close *args = data;
808         int ret;
809
810         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_GEM))
811                 return -EOPNOTSUPP;
812
813         ret = drm_gem_handle_delete(file_priv, args->handle);
814
815         return ret;
816 }
817
818 /**
819  * drm_gem_flink_ioctl - implementation of the GEM_FLINK ioctl
820  * @dev: drm_device
821  * @data: ioctl data
822  * @file_priv: drm file-private structure
823  *
824  * Create a global name for an object, returning the name.
825  *
826  * Note that the name does not hold a reference; when the object
827  * is freed, the name goes away.
828  */
829 int
830 drm_gem_flink_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
831                     struct drm_file *file_priv)
832 {
833         struct drm_gem_flink *args = data;
834         struct drm_gem_object *obj;
835         int ret;
836
837         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_GEM))
838                 return -EOPNOTSUPP;
839
840         obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
841         if (obj == NULL)
842                 return -ENOENT;
843
844         mutex_lock(&dev->object_name_lock);
845         /* prevent races with concurrent gem_close. */
846         if (obj->handle_count == 0) {
847                 ret = -ENOENT;
848                 goto err;
849         }
850
851         if (!obj->name) {
852                 ret = idr_alloc(&dev->object_name_idr, obj, 1, 0, GFP_KERNEL);
853                 if (ret < 0)
854                         goto err;
855
856                 obj->name = ret;
857         }
858
859         args->name = (uint64_t) obj->name;
860         ret = 0;
861
862 err:
863         mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
864         drm_gem_object_put(obj);
865         return ret;
866 }
867
868 /**
869  * drm_gem_open - implementation of the GEM_OPEN ioctl
870  * @dev: drm_device
871  * @data: ioctl data
872  * @file_priv: drm file-private structure
873  *
874  * Open an object using the global name, returning a handle and the size.
875  *
876  * This handle (of course) holds a reference to the object, so the object
877  * will not go away until the handle is deleted.
878  */
879 int
880 drm_gem_open_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
881                    struct drm_file *file_priv)
882 {
883         struct drm_gem_open *args = data;
884         struct drm_gem_object *obj;
885         int ret;
886         u32 handle;
887
888         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_GEM))
889                 return -EOPNOTSUPP;
890
891         mutex_lock(&dev->object_name_lock);
892         obj = idr_find(&dev->object_name_idr, (int) args->name);
893         if (obj) {
894                 drm_gem_object_get(obj);
895         } else {
896                 mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
897                 return -ENOENT;
898         }
899
900         /* drm_gem_handle_create_tail unlocks dev->object_name_lock. */
901         ret = drm_gem_handle_create_tail(file_priv, obj, &handle);
902         if (ret)
903                 goto err;
904
905         args->handle = handle;
906         args->size = obj->size;
907
908 err:
909         drm_gem_object_put(obj);
910         return ret;
911 }
912
913 /**
914  * gem_gem_open - initalizes GEM file-private structures at devnode open time
915  * @dev: drm_device which is being opened by userspace
916  * @file_private: drm file-private structure to set up
917  *
918  * Called at device open time, sets up the structure for handling refcounting
919  * of mm objects.
920  */
921 void
922 drm_gem_open(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_private)
923 {
924         idr_init_base(&file_private->object_idr, 1);
925         spin_lock_init(&file_private->table_lock);
926 }
927
928 /**
929  * drm_gem_release - release file-private GEM resources
930  * @dev: drm_device which is being closed by userspace
931  * @file_private: drm file-private structure to clean up
932  *
933  * Called at close time when the filp is going away.
934  *
935  * Releases any remaining references on objects by this filp.
936  */
937 void
938 drm_gem_release(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_private)
939 {
940         idr_for_each(&file_private->object_idr,
941                      &drm_gem_object_release_handle, file_private);
942         idr_destroy(&file_private->object_idr);
943 }
944
945 /**
946  * drm_gem_object_release - release GEM buffer object resources
947  * @obj: GEM buffer object
948  *
949  * This releases any structures and resources used by @obj and is the invers of
950  * drm_gem_object_init().
951  */
952 void
953 drm_gem_object_release(struct drm_gem_object *obj)
954 {
955         WARN_ON(obj->dma_buf);
956
957         if (obj->filp)
958                 fput(obj->filp);
959
960         dma_resv_fini(&obj->_resv);
961         drm_gem_free_mmap_offset(obj);
962 }
963 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_release);
964
965 /**
966  * drm_gem_object_free - free a GEM object
967  * @kref: kref of the object to free
968  *
969  * Called after the last reference to the object has been lost.
970  *
971  * Frees the object
972  */
973 void
974 drm_gem_object_free(struct kref *kref)
975 {
976         struct drm_gem_object *obj =
977                 container_of(kref, struct drm_gem_object, refcount);
978
979         if (WARN_ON(!obj->funcs->free))
980                 return;
981
982         obj->funcs->free(obj);
983 }
984 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_free);
985
986 /**
987  * drm_gem_object_put_locked - release a GEM buffer object reference
988  * @obj: GEM buffer object
989  *
990  * This releases a reference to @obj. Callers must hold the
991  * &drm_device.struct_mutex lock when calling this function, even when the
992  * driver doesn't use &drm_device.struct_mutex for anything.
993  *
994  * For drivers not encumbered with legacy locking use
995  * drm_gem_object_put() instead.
996  */
997 void
998 drm_gem_object_put_locked(struct drm_gem_object *obj)
999 {
1000         if (obj) {
1001                 WARN_ON(!mutex_is_locked(&obj->dev->struct_mutex));
1002
1003                 kref_put(&obj->refcount, drm_gem_object_free);
1004         }
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_put_locked);
1007
1008 /**
1009  * drm_gem_vm_open - vma->ops->open implementation for GEM
1010  * @vma: VM area structure
1011  *
1012  * This function implements the #vm_operations_struct open() callback for GEM
1013  * drivers. This must be used together with drm_gem_vm_close().
1014  */
1015 void drm_gem_vm_open(struct vm_area_struct *vma)
1016 {
1017         struct drm_gem_object *obj = vma->vm_private_data;
1018
1019         drm_gem_object_get(obj);
1020 }
1021 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vm_open);
1022
1023 /**
1024  * drm_gem_vm_close - vma->ops->close implementation for GEM
1025  * @vma: VM area structure
1026  *
1027  * This function implements the #vm_operations_struct close() callback for GEM
1028  * drivers. This must be used together with drm_gem_vm_open().
1029  */
1030 void drm_gem_vm_close(struct vm_area_struct *vma)
1031 {
1032         struct drm_gem_object *obj = vma->vm_private_data;
1033
1034         drm_gem_object_put(obj);
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_vm_close);
1037
1038 /**
1039  * drm_gem_mmap_obj - memory map a GEM object
1040  * @obj: the GEM object to map
1041  * @obj_size: the object size to be mapped, in bytes
1042  * @vma: VMA for the area to be mapped
1043  *
1044  * Set up the VMA to prepare mapping of the GEM object using the GEM object's
1045  * vm_ops. Depending on their requirements, GEM objects can either
1046  * provide a fault handler in their vm_ops (in which case any accesses to
1047  * the object will be trapped, to perform migration, GTT binding, surface
1048  * register allocation, or performance monitoring), or mmap the buffer memory
1049  * synchronously after calling drm_gem_mmap_obj.
1050  *
1051  * This function is mainly intended to implement the DMABUF mmap operation, when
1052  * the GEM object is not looked up based on its fake offset. To implement the
1053  * DRM mmap operation, drivers should use the drm_gem_mmap() function.
1054  *
1055  * drm_gem_mmap_obj() assumes the user is granted access to the buffer while
1056  * drm_gem_mmap() prevents unprivileged users from mapping random objects. So
1057  * callers must verify access restrictions before calling this helper.
1058  *
1059  * Return 0 or success or -EINVAL if the object size is smaller than the VMA
1060  * size, or if no vm_ops are provided.
1061  */
1062 int drm_gem_mmap_obj(struct drm_gem_object *obj, unsigned long obj_size,
1063                      struct vm_area_struct *vma)
1064 {
1065         int ret;
1066
1067         /* Check for valid size. */
1068         if (obj_size < vma->vm_end - vma->vm_start)
1069                 return -EINVAL;
1070
1071         /* Take a ref for this mapping of the object, so that the fault
1072          * handler can dereference the mmap offset's pointer to the object.
1073          * This reference is cleaned up by the corresponding vm_close
1074          * (which should happen whether the vma was created by this call, or
1075          * by a vm_open due to mremap or partial unmap or whatever).
1076          */
1077         drm_gem_object_get(obj);
1078
1079         if (obj->funcs->mmap) {
1080                 ret = obj->funcs->mmap(obj, vma);
1081                 if (ret) {
1082                         drm_gem_object_put(obj);
1083                         return ret;
1084                 }
1085                 WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_DONTEXPAND));
1086         } else {
1087                 if (obj->funcs->vm_ops)
1088                         vma->vm_ops = obj->funcs->vm_ops;
1089                 else {
1090                         drm_gem_object_put(obj);
1091                         return -EINVAL;
1092                 }
1093
1094                 vma->vm_flags |= VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
1095                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vm_get_page_prot(vma->vm_flags));
1096                 vma->vm_page_prot = pgprot_decrypted(vma->vm_page_prot);
1097         }
1098
1099         vma->vm_private_data = obj;
1100
1101         return 0;
1102 }
1103 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_mmap_obj);
1104
1105 /**
1106  * drm_gem_mmap - memory map routine for GEM objects
1107  * @filp: DRM file pointer
1108  * @vma: VMA for the area to be mapped
1109  *
1110  * If a driver supports GEM object mapping, mmap calls on the DRM file
1111  * descriptor will end up here.
1112  *
1113  * Look up the GEM object based on the offset passed in (vma->vm_pgoff will
1114  * contain the fake offset we created when the GTT map ioctl was called on
1115  * the object) and map it with a call to drm_gem_mmap_obj().
1116  *
1117  * If the caller is not granted access to the buffer object, the mmap will fail
1118  * with EACCES. Please see the vma manager for more information.
1119  */
1120 int drm_gem_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
1121 {
1122         struct drm_file *priv = filp->private_data;
1123         struct drm_device *dev = priv->minor->dev;
1124         struct drm_gem_object *obj = NULL;
1125         struct drm_vma_offset_node *node;
1126         int ret;
1127
1128         if (drm_dev_is_unplugged(dev))
1129                 return -ENODEV;
1130
1131         drm_vma_offset_lock_lookup(dev->vma_offset_manager);
1132         node = drm_vma_offset_exact_lookup_locked(dev->vma_offset_manager,
1133                                                   vma->vm_pgoff,
1134                                                   vma_pages(vma));
1135         if (likely(node)) {
1136                 obj = container_of(node, struct drm_gem_object, vma_node);
1137                 /*
1138                  * When the object is being freed, after it hits 0-refcnt it
1139                  * proceeds to tear down the object. In the process it will
1140                  * attempt to remove the VMA offset and so acquire this
1141                  * mgr->vm_lock.  Therefore if we find an object with a 0-refcnt
1142                  * that matches our range, we know it is in the process of being
1143                  * destroyed and will be freed as soon as we release the lock -
1144                  * so we have to check for the 0-refcnted object and treat it as
1145                  * invalid.
1146                  */
1147                 if (!kref_get_unless_zero(&obj->refcount))
1148                         obj = NULL;
1149         }
1150         drm_vma_offset_unlock_lookup(dev->vma_offset_manager);
1151
1152         if (!obj)
1153                 return -EINVAL;
1154
1155         if (!drm_vma_node_is_allowed(node, priv)) {
1156                 drm_gem_object_put(obj);
1157                 return -EACCES;
1158         }
1159
1160         if (node->readonly) {
1161                 if (vma->vm_flags & VM_WRITE) {
1162                         drm_gem_object_put(obj);
1163                         return -EINVAL;
1164                 }
1165
1166                 vma->vm_flags &= ~VM_MAYWRITE;
1167         }
1168
1169         ret = drm_gem_mmap_obj(obj, drm_vma_node_size(node) << PAGE_SHIFT,
1170                                vma);
1171
1172         drm_gem_object_put(obj);
1173
1174         return ret;
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_mmap);
1177
1178 void drm_gem_print_info(struct drm_printer *p, unsigned int indent,
1179                         const struct drm_gem_object *obj)
1180 {
1181         drm_printf_indent(p, indent, "name=%d\n", obj->name);
1182         drm_printf_indent(p, indent, "refcount=%u\n",
1183                           kref_read(&obj->refcount));
1184         drm_printf_indent(p, indent, "start=%08lx\n",
1185                           drm_vma_node_start(&obj->vma_node));
1186         drm_printf_indent(p, indent, "size=%zu\n", obj->size);
1187         drm_printf_indent(p, indent, "imported=%s\n",
1188                           obj->import_attach ? "yes" : "no");
1189
1190         if (obj->funcs->print_info)
1191                 obj->funcs->print_info(p, indent, obj);
1192 }
1193
1194 int drm_gem_pin(struct drm_gem_object *obj)
1195 {
1196         if (obj->funcs->pin)
1197                 return obj->funcs->pin(obj);
1198         else
1199                 return 0;
1200 }
1201
1202 void drm_gem_unpin(struct drm_gem_object *obj)
1203 {
1204         if (obj->funcs->unpin)
1205                 obj->funcs->unpin(obj);
1206 }
1207
1208 void *drm_gem_vmap(struct drm_gem_object *obj)
1209 {
1210         void *vaddr;
1211
1212         if (obj->funcs->vmap)
1213                 vaddr = obj->funcs->vmap(obj);
1214         else
1215                 vaddr = ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
1216
1217         if (!vaddr)
1218                 vaddr = ERR_PTR(-ENOMEM);
1219
1220         return vaddr;
1221 }
1222
1223 void drm_gem_vunmap(struct drm_gem_object *obj, void *vaddr)
1224 {
1225         if (!vaddr)
1226                 return;
1227
1228         if (obj->funcs->vunmap)
1229                 obj->funcs->vunmap(obj, vaddr);
1230 }
1231
1232 /**
1233  * drm_gem_lock_reservations - Sets up the ww context and acquires
1234  * the lock on an array of GEM objects.
1235  *
1236  * Once you've locked your reservations, you'll want to set up space
1237  * for your shared fences (if applicable), submit your job, then
1238  * drm_gem_unlock_reservations().
1239  *
1240  * @objs: drm_gem_objects to lock
1241  * @count: Number of objects in @objs
1242  * @acquire_ctx: struct ww_acquire_ctx that will be initialized as
1243  * part of tracking this set of locked reservations.
1244  */
1245 int
1246 drm_gem_lock_reservations(struct drm_gem_object **objs, int count,
1247                           struct ww_acquire_ctx *acquire_ctx)
1248 {
1249         int contended = -1;
1250         int i, ret;
1251
1252         ww_acquire_init(acquire_ctx, &reservation_ww_class);
1253
1254 retry:
1255         if (contended != -1) {
1256                 struct drm_gem_object *obj = objs[contended];
1257
1258                 ret = dma_resv_lock_slow_interruptible(obj->resv,
1259                                                                  acquire_ctx);
1260                 if (ret) {
1261                         ww_acquire_done(acquire_ctx);
1262                         return ret;
1263                 }
1264         }
1265
1266         for (i = 0; i < count; i++) {
1267                 if (i == contended)
1268                         continue;
1269
1270                 ret = dma_resv_lock_interruptible(objs[i]->resv,
1271                                                             acquire_ctx);
1272                 if (ret) {
1273                         int j;
1274
1275                         for (j = 0; j < i; j++)
1276                                 dma_resv_unlock(objs[j]->resv);
1277
1278                         if (contended != -1 && contended >= i)
1279                                 dma_resv_unlock(objs[contended]->resv);
1280
1281                         if (ret == -EDEADLK) {
1282                                 contended = i;
1283                                 goto retry;
1284                         }
1285
1286                         ww_acquire_done(acquire_ctx);
1287                         return ret;
1288                 }
1289         }
1290
1291         ww_acquire_done(acquire_ctx);
1292
1293         return 0;
1294 }
1295 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_lock_reservations);
1296
1297 void
1298 drm_gem_unlock_reservations(struct drm_gem_object **objs, int count,
1299                             struct ww_acquire_ctx *acquire_ctx)
1300 {
1301         int i;
1302
1303         for (i = 0; i < count; i++)
1304                 dma_resv_unlock(objs[i]->resv);
1305
1306         ww_acquire_fini(acquire_ctx);
1307 }
1308 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_unlock_reservations);
1309
1310 /**
1311  * drm_gem_fence_array_add - Adds the fence to an array of fences to be
1312  * waited on, deduplicating fences from the same context.
1313  *
1314  * @fence_array: array of dma_fence * for the job to block on.
1315  * @fence: the dma_fence to add to the list of dependencies.
1316  *
1317  * Returns:
1318  * 0 on success, or an error on failing to expand the array.
1319  */
1320 int drm_gem_fence_array_add(struct xarray *fence_array,
1321                             struct dma_fence *fence)
1322 {
1323         struct dma_fence *entry;
1324         unsigned long index;
1325         u32 id = 0;
1326         int ret;
1327
1328         if (!fence)
1329                 return 0;
1330
1331         /* Deduplicate if we already depend on a fence from the same context.
1332          * This lets the size of the array of deps scale with the number of
1333          * engines involved, rather than the number of BOs.
1334          */
1335         xa_for_each(fence_array, index, entry) {
1336                 if (entry->context != fence->context)
1337                         continue;
1338
1339                 if (dma_fence_is_later(fence, entry)) {
1340                         dma_fence_put(entry);
1341                         xa_store(fence_array, index, fence, GFP_KERNEL);
1342                 } else {
1343                         dma_fence_put(fence);
1344                 }
1345                 return 0;
1346         }
1347
1348         ret = xa_alloc(fence_array, &id, fence, xa_limit_32b, GFP_KERNEL);
1349         if (ret != 0)
1350                 dma_fence_put(fence);
1351
1352         return ret;
1353 }
1354 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_fence_array_add);
1355
1356 /**
1357  * drm_gem_fence_array_add_implicit - Adds the implicit dependencies tracked
1358  * in the GEM object's reservation object to an array of dma_fences for use in
1359  * scheduling a rendering job.
1360  *
1361  * This should be called after drm_gem_lock_reservations() on your array of
1362  * GEM objects used in the job but before updating the reservations with your
1363  * own fences.
1364  *
1365  * @fence_array: array of dma_fence * for the job to block on.
1366  * @obj: the gem object to add new dependencies from.
1367  * @write: whether the job might write the object (so we need to depend on
1368  * shared fences in the reservation object).
1369  */
1370 int drm_gem_fence_array_add_implicit(struct xarray *fence_array,
1371                                      struct drm_gem_object *obj,
1372                                      bool write)
1373 {
1374         int ret;
1375         struct dma_fence **fences;
1376         unsigned int i, fence_count;
1377
1378         if (!write) {
1379                 struct dma_fence *fence =
1380                         dma_resv_get_excl_rcu(obj->resv);
1381
1382                 return drm_gem_fence_array_add(fence_array, fence);
1383         }
1384
1385         ret = dma_resv_get_fences_rcu(obj->resv, NULL,
1386                                                 &fence_count, &fences);
1387         if (ret || !fence_count)
1388                 return ret;
1389
1390         for (i = 0; i < fence_count; i++) {
1391                 ret = drm_gem_fence_array_add(fence_array, fences[i]);
1392                 if (ret)
1393                         break;
1394         }
1395
1396         for (; i < fence_count; i++)
1397                 dma_fence_put(fences[i]);
1398         kfree(fences);
1399         return ret;
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_fence_array_add_implicit);