Merge drm/drm-next into drm-misc-next
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
4  *
5  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
6  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
7  *
8  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
9  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
10  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
11  * refining of this idea.
12  */
13
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/dma-buf.h>
17 #include <linux/dma-fence.h>
18 #include <linux/anon_inodes.h>
19 #include <linux/export.h>
20 #include <linux/debugfs.h>
21 #include <linux/module.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/sync_file.h>
24 #include <linux/poll.h>
25 #include <linux/dma-resv.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/mount.h>
28 #include <linux/pseudo_fs.h>
29
30 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
31 #include <uapi/linux/magic.h>
32
33 #include "dma-buf-sysfs-stats.h"
34
35 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
36
37 struct dma_buf_list {
38         struct list_head head;
39         struct mutex lock;
40 };
41
42 static struct dma_buf_list db_list;
43
44 static char *dmabuffs_dname(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen)
45 {
46         struct dma_buf *dmabuf;
47         char name[DMA_BUF_NAME_LEN];
48         size_t ret = 0;
49
50         dmabuf = dentry->d_fsdata;
51         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
52         if (dmabuf->name)
53                 ret = strlcpy(name, dmabuf->name, DMA_BUF_NAME_LEN);
54         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
55
56         return dynamic_dname(buffer, buflen, "/%s:%s",
57                              dentry->d_name.name, ret > 0 ? name : "");
58 }
59
60 static void dma_buf_release(struct dentry *dentry)
61 {
62         struct dma_buf *dmabuf;
63
64         dmabuf = dentry->d_fsdata;
65         if (unlikely(!dmabuf))
66                 return;
67
68         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
69
70         /*
71          * If you hit this BUG() it could mean:
72          * * There's a file reference imbalance in dma_buf_poll / dma_buf_poll_cb or somewhere else
73          * * dmabuf->cb_in/out.active are non-0 despite no pending fence callback
74          */
75         BUG_ON(dmabuf->cb_in.active || dmabuf->cb_out.active);
76
77         dma_buf_stats_teardown(dmabuf);
78         dmabuf->ops->release(dmabuf);
79
80         if (dmabuf->resv == (struct dma_resv *)&dmabuf[1])
81                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
82
83         WARN_ON(!list_empty(&dmabuf->attachments));
84         module_put(dmabuf->owner);
85         kfree(dmabuf->name);
86         kfree(dmabuf);
87 }
88
89 static int dma_buf_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
90 {
91         struct dma_buf *dmabuf;
92
93         if (!is_dma_buf_file(file))
94                 return -EINVAL;
95
96         dmabuf = file->private_data;
97
98         mutex_lock(&db_list.lock);
99         list_del(&dmabuf->list_node);
100         mutex_unlock(&db_list.lock);
101
102         return 0;
103 }
104
105 static const struct dentry_operations dma_buf_dentry_ops = {
106         .d_dname = dmabuffs_dname,
107         .d_release = dma_buf_release,
108 };
109
110 static struct vfsmount *dma_buf_mnt;
111
112 static int dma_buf_fs_init_context(struct fs_context *fc)
113 {
114         struct pseudo_fs_context *ctx;
115
116         ctx = init_pseudo(fc, DMA_BUF_MAGIC);
117         if (!ctx)
118                 return -ENOMEM;
119         ctx->dops = &dma_buf_dentry_ops;
120         return 0;
121 }
122
123 static struct file_system_type dma_buf_fs_type = {
124         .name = "dmabuf",
125         .init_fs_context = dma_buf_fs_init_context,
126         .kill_sb = kill_anon_super,
127 };
128
129 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
130 {
131         struct dma_buf *dmabuf;
132
133         if (!is_dma_buf_file(file))
134                 return -EINVAL;
135
136         dmabuf = file->private_data;
137
138         /* check if buffer supports mmap */
139         if (!dmabuf->ops->mmap)
140                 return -EINVAL;
141
142         /* check for overflowing the buffer's size */
143         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
144             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
145                 return -EINVAL;
146
147         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
148 }
149
150 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
151 {
152         struct dma_buf *dmabuf;
153         loff_t base;
154
155         if (!is_dma_buf_file(file))
156                 return -EBADF;
157
158         dmabuf = file->private_data;
159
160         /* only support discovering the end of the buffer,
161            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
162            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
163         if (whence == SEEK_END)
164                 base = dmabuf->size;
165         else if (whence == SEEK_SET)
166                 base = 0;
167         else
168                 return -EINVAL;
169
170         if (offset != 0)
171                 return -EINVAL;
172
173         return base + offset;
174 }
175
176 /**
177  * DOC: implicit fence polling
178  *
179  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
180  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct dma_fence)
181  * can be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
182  * provided in the &dma_resv structure.
183  *
184  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
185  * and related system calls:
186  *
187  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
188  *   most recent write or exclusive fence.
189  *
190  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
191  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
192  *
193  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
194  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
195  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
196  *
197  * As an alternative to poll(), the set of fences on DMA buffer can be
198  * exported as a &sync_file using &dma_buf_sync_file_export.
199  */
200
201 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
202 {
203         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
204         struct dma_buf *dmabuf = container_of(dcb->poll, struct dma_buf, poll);
205         unsigned long flags;
206
207         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
208         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
209         dcb->active = 0;
210         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
211         dma_fence_put(fence);
212         /* Paired with get_file in dma_buf_poll */
213         fput(dmabuf->file);
214 }
215
216 static bool dma_buf_poll_add_cb(struct dma_resv *resv, bool write,
217                                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb)
218 {
219         struct dma_resv_iter cursor;
220         struct dma_fence *fence;
221         int r;
222
223         dma_resv_for_each_fence(&cursor, resv, dma_resv_usage_rw(write),
224                                 fence) {
225                 dma_fence_get(fence);
226                 r = dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb, dma_buf_poll_cb);
227                 if (!r)
228                         return true;
229                 dma_fence_put(fence);
230         }
231
232         return false;
233 }
234
235 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
236 {
237         struct dma_buf *dmabuf;
238         struct dma_resv *resv;
239         __poll_t events;
240
241         dmabuf = file->private_data;
242         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
243                 return EPOLLERR;
244
245         resv = dmabuf->resv;
246
247         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
248
249         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
250         if (!events)
251                 return 0;
252
253         dma_resv_lock(resv, NULL);
254
255         if (events & EPOLLOUT) {
256                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_out;
257
258                 /* Check that callback isn't busy */
259                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
260                 if (dcb->active)
261                         events &= ~EPOLLOUT;
262                 else
263                         dcb->active = EPOLLOUT;
264                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
265
266                 if (events & EPOLLOUT) {
267                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
268                         get_file(dmabuf->file);
269
270                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, true, dcb))
271                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
272                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
273                         else
274                                 events &= ~EPOLLOUT;
275                 }
276         }
277
278         if (events & EPOLLIN) {
279                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_in;
280
281                 /* Check that callback isn't busy */
282                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
283                 if (dcb->active)
284                         events &= ~EPOLLIN;
285                 else
286                         dcb->active = EPOLLIN;
287                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
288
289                 if (events & EPOLLIN) {
290                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
291                         get_file(dmabuf->file);
292
293                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, false, dcb))
294                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
295                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
296                         else
297                                 events &= ~EPOLLIN;
298                 }
299         }
300
301         dma_resv_unlock(resv);
302         return events;
303 }
304
305 /**
306  * dma_buf_set_name - Set a name to a specific dma_buf to track the usage.
307  * It could support changing the name of the dma-buf if the same
308  * piece of memory is used for multiple purpose between different devices.
309  *
310  * @dmabuf: [in]     dmabuf buffer that will be renamed.
311  * @buf:    [in]     A piece of userspace memory that contains the name of
312  *                   the dma-buf.
313  *
314  * Returns 0 on success. If the dma-buf buffer is already attached to
315  * devices, return -EBUSY.
316  *
317  */
318 static long dma_buf_set_name(struct dma_buf *dmabuf, const char __user *buf)
319 {
320         char *name = strndup_user(buf, DMA_BUF_NAME_LEN);
321
322         if (IS_ERR(name))
323                 return PTR_ERR(name);
324
325         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
326         kfree(dmabuf->name);
327         dmabuf->name = name;
328         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
329
330         return 0;
331 }
332
333 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
334 static long dma_buf_export_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
335                                      void __user *user_data)
336 {
337         struct dma_buf_export_sync_file arg;
338         enum dma_resv_usage usage;
339         struct dma_fence *fence = NULL;
340         struct sync_file *sync_file;
341         int fd, ret;
342
343         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
344                 return -EFAULT;
345
346         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
347                 return -EINVAL;
348
349         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
350                 return -EINVAL;
351
352         fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
353         if (fd < 0)
354                 return fd;
355
356         usage = dma_resv_usage_rw(arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE);
357         ret = dma_resv_get_singleton(dmabuf->resv, usage, &fence);
358         if (ret)
359                 goto err_put_fd;
360
361         if (!fence)
362                 fence = dma_fence_get_stub();
363
364         sync_file = sync_file_create(fence);
365
366         dma_fence_put(fence);
367
368         if (!sync_file) {
369                 ret = -ENOMEM;
370                 goto err_put_fd;
371         }
372
373         arg.fd = fd;
374         if (copy_to_user(user_data, &arg, sizeof(arg))) {
375                 ret = -EFAULT;
376                 goto err_put_file;
377         }
378
379         fd_install(fd, sync_file->file);
380
381         return 0;
382
383 err_put_file:
384         fput(sync_file->file);
385 err_put_fd:
386         put_unused_fd(fd);
387         return ret;
388 }
389
390 static long dma_buf_import_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
391                                      const void __user *user_data)
392 {
393         struct dma_buf_import_sync_file arg;
394         struct dma_fence *fence;
395         enum dma_resv_usage usage;
396         int ret = 0;
397
398         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
399                 return -EFAULT;
400
401         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
402                 return -EINVAL;
403
404         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
405                 return -EINVAL;
406
407         fence = sync_file_get_fence(arg.fd);
408         if (!fence)
409                 return -EINVAL;
410
411         usage = (arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE) ? DMA_RESV_USAGE_WRITE :
412                                                    DMA_RESV_USAGE_READ;
413
414         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
415
416         ret = dma_resv_reserve_fences(dmabuf->resv, 1);
417         if (!ret)
418                 dma_resv_add_fence(dmabuf->resv, fence, usage);
419
420         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
421
422         dma_fence_put(fence);
423
424         return ret;
425 }
426 #endif
427
428 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
429                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
430 {
431         struct dma_buf *dmabuf;
432         struct dma_buf_sync sync;
433         enum dma_data_direction direction;
434         int ret;
435
436         dmabuf = file->private_data;
437
438         switch (cmd) {
439         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
440                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
441                         return -EFAULT;
442
443                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
444                         return -EINVAL;
445
446                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
447                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
448                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
449                         break;
450                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
451                         direction = DMA_TO_DEVICE;
452                         break;
453                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
454                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
455                         break;
456                 default:
457                         return -EINVAL;
458                 }
459
460                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
461                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
462                 else
463                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
464
465                 return ret;
466
467         case DMA_BUF_SET_NAME_A:
468         case DMA_BUF_SET_NAME_B:
469                 return dma_buf_set_name(dmabuf, (const char __user *)arg);
470
471 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
472         case DMA_BUF_IOCTL_EXPORT_SYNC_FILE:
473                 return dma_buf_export_sync_file(dmabuf, (void __user *)arg);
474         case DMA_BUF_IOCTL_IMPORT_SYNC_FILE:
475                 return dma_buf_import_sync_file(dmabuf, (const void __user *)arg);
476 #endif
477
478         default:
479                 return -ENOTTY;
480         }
481 }
482
483 static void dma_buf_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
484 {
485         struct dma_buf *dmabuf = file->private_data;
486
487         seq_printf(m, "size:\t%zu\n", dmabuf->size);
488         /* Don't count the temporary reference taken inside procfs seq_show */
489         seq_printf(m, "count:\t%ld\n", file_count(dmabuf->file) - 1);
490         seq_printf(m, "exp_name:\t%s\n", dmabuf->exp_name);
491         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
492         if (dmabuf->name)
493                 seq_printf(m, "name:\t%s\n", dmabuf->name);
494         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
495 }
496
497 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
498         .release        = dma_buf_file_release,
499         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
500         .llseek         = dma_buf_llseek,
501         .poll           = dma_buf_poll,
502         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
503         .compat_ioctl   = compat_ptr_ioctl,
504         .show_fdinfo    = dma_buf_show_fdinfo,
505 };
506
507 /*
508  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
509  */
510 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
511 {
512         return file->f_op == &dma_buf_fops;
513 }
514
515 static struct file *dma_buf_getfile(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
516 {
517         static atomic64_t dmabuf_inode = ATOMIC64_INIT(0);
518         struct file *file;
519         struct inode *inode = alloc_anon_inode(dma_buf_mnt->mnt_sb);
520
521         if (IS_ERR(inode))
522                 return ERR_CAST(inode);
523
524         inode->i_size = dmabuf->size;
525         inode_set_bytes(inode, dmabuf->size);
526
527         /*
528          * The ->i_ino acquired from get_next_ino() is not unique thus
529          * not suitable for using it as dentry name by dmabuf stats.
530          * Override ->i_ino with the unique and dmabuffs specific
531          * value.
532          */
533         inode->i_ino = atomic64_add_return(1, &dmabuf_inode);
534         flags &= O_ACCMODE | O_NONBLOCK;
535         file = alloc_file_pseudo(inode, dma_buf_mnt, "dmabuf",
536                                  flags, &dma_buf_fops);
537         if (IS_ERR(file))
538                 goto err_alloc_file;
539         file->private_data = dmabuf;
540         file->f_path.dentry->d_fsdata = dmabuf;
541
542         return file;
543
544 err_alloc_file:
545         iput(inode);
546         return file;
547 }
548
549 /**
550  * DOC: dma buf device access
551  *
552  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
553  * is fairly simple:
554  *
555  * 1. The exporter defines his exporter instance using
556  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
557  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
558  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
559  *
560  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
561  *    to share with: First the file descriptor is converted to a &dma_buf using
562  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
563  *    dma_buf_attach().
564  *
565  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
566  *    backing storage.
567  *
568  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
569  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
570  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
571  *
572  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
573  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
574  *    reference acquired with dma_buf_get() by calling dma_buf_put().
575  *
576  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
577  * &dma_buf_ops.
578  */
579
580 /**
581  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
582  * with this buffer, so it can be exported.
583  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
584  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
585  *
586  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
587  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
588  *                      for further details.
589  *
590  * Returns, on success, a newly created struct dma_buf object, which wraps the
591  * supplied private data and operations for struct dma_buf_ops. On either
592  * missing ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative
593  * error.
594  *
595  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
596  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
597  */
598 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
599 {
600         struct dma_buf *dmabuf;
601         struct dma_resv *resv = exp_info->resv;
602         struct file *file;
603         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
604         int ret;
605
606         if (!exp_info->resv)
607                 alloc_size += sizeof(struct dma_resv);
608         else
609                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
610                 alloc_size += 1;
611
612         if (WARN_ON(!exp_info->priv
613                           || !exp_info->ops
614                           || !exp_info->ops->map_dma_buf
615                           || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
616                           || !exp_info->ops->release)) {
617                 return ERR_PTR(-EINVAL);
618         }
619
620         if (WARN_ON(exp_info->ops->cache_sgt_mapping &&
621                     (exp_info->ops->pin || exp_info->ops->unpin)))
622                 return ERR_PTR(-EINVAL);
623
624         if (WARN_ON(!exp_info->ops->pin != !exp_info->ops->unpin))
625                 return ERR_PTR(-EINVAL);
626
627         if (!try_module_get(exp_info->owner))
628                 return ERR_PTR(-ENOENT);
629
630         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
631         if (!dmabuf) {
632                 ret = -ENOMEM;
633                 goto err_module;
634         }
635
636         dmabuf->priv = exp_info->priv;
637         dmabuf->ops = exp_info->ops;
638         dmabuf->size = exp_info->size;
639         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
640         dmabuf->owner = exp_info->owner;
641         spin_lock_init(&dmabuf->name_lock);
642         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
643         dmabuf->cb_in.poll = dmabuf->cb_out.poll = &dmabuf->poll;
644         dmabuf->cb_in.active = dmabuf->cb_out.active = 0;
645
646         if (!resv) {
647                 resv = (struct dma_resv *)&dmabuf[1];
648                 dma_resv_init(resv);
649         }
650         dmabuf->resv = resv;
651
652         file = dma_buf_getfile(dmabuf, exp_info->flags);
653         if (IS_ERR(file)) {
654                 ret = PTR_ERR(file);
655                 goto err_dmabuf;
656         }
657
658         dmabuf->file = file;
659
660         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
661
662         mutex_lock(&db_list.lock);
663         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
664         mutex_unlock(&db_list.lock);
665
666         ret = dma_buf_stats_setup(dmabuf);
667         if (ret)
668                 goto err_sysfs;
669
670         return dmabuf;
671
672 err_sysfs:
673         /*
674          * Set file->f_path.dentry->d_fsdata to NULL so that when
675          * dma_buf_release() gets invoked by dentry_ops, it exits
676          * early before calling the release() dma_buf op.
677          */
678         file->f_path.dentry->d_fsdata = NULL;
679         fput(file);
680 err_dmabuf:
681         kfree(dmabuf);
682 err_module:
683         module_put(exp_info->owner);
684         return ERR_PTR(ret);
685 }
686 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_export, DMA_BUF);
687
688 /**
689  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given struct dma_buf
690  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
691  * @flags:      [in]    flags to give to fd
692  *
693  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
694  */
695 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
696 {
697         int fd;
698
699         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
700                 return -EINVAL;
701
702         fd = get_unused_fd_flags(flags);
703         if (fd < 0)
704                 return fd;
705
706         fd_install(fd, dmabuf->file);
707
708         return fd;
709 }
710 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_fd, DMA_BUF);
711
712 /**
713  * dma_buf_get - returns the struct dma_buf related to an fd
714  * @fd: [in]    fd associated with the struct dma_buf to be returned
715  *
716  * On success, returns the struct dma_buf associated with an fd; uses
717  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
718  * otherwise.
719  */
720 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
721 {
722         struct file *file;
723
724         file = fget(fd);
725
726         if (!file)
727                 return ERR_PTR(-EBADF);
728
729         if (!is_dma_buf_file(file)) {
730                 fput(file);
731                 return ERR_PTR(-EINVAL);
732         }
733
734         return file->private_data;
735 }
736 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_get, DMA_BUF);
737
738 /**
739  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
740  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
741  *
742  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
743  *
744  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
745  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
746  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
747  */
748 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
749 {
750         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
751                 return;
752
753         fput(dmabuf->file);
754 }
755 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_put, DMA_BUF);
756
757 static void mangle_sg_table(struct sg_table *sg_table)
758 {
759 #ifdef CONFIG_DMABUF_DEBUG
760         int i;
761         struct scatterlist *sg;
762
763         /* To catch abuse of the underlying struct page by importers mix
764          * up the bits, but take care to preserve the low SG_ bits to
765          * not corrupt the sgt. The mixing is undone in __unmap_dma_buf
766          * before passing the sgt back to the exporter. */
767         for_each_sgtable_sg(sg_table, sg, i)
768                 sg->page_link ^= ~0xffUL;
769 #endif
770
771 }
772 static struct sg_table * __map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
773                                        enum dma_data_direction direction)
774 {
775         struct sg_table *sg_table;
776         signed long ret;
777
778         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
779         if (IS_ERR_OR_NULL(sg_table))
780                 return sg_table;
781
782         if (!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach)) {
783                 ret = dma_resv_wait_timeout(attach->dmabuf->resv,
784                                             DMA_RESV_USAGE_KERNEL, true,
785                                             MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
786                 if (ret < 0) {
787                         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
788                                                            direction);
789                         return ERR_PTR(ret);
790                 }
791         }
792
793         mangle_sg_table(sg_table);
794         return sg_table;
795 }
796
797 /**
798  * DOC: locking convention
799  *
800  * In order to avoid deadlock situations between dma-buf exports and importers,
801  * all dma-buf API users must follow the common dma-buf locking convention.
802  *
803  * Convention for importers
804  *
805  * 1. Importers must hold the dma-buf reservation lock when calling these
806  *    functions:
807  *
808  *     - dma_buf_pin()
809  *     - dma_buf_unpin()
810  *     - dma_buf_map_attachment()
811  *     - dma_buf_unmap_attachment()
812  *     - dma_buf_vmap()
813  *     - dma_buf_vunmap()
814  *
815  * 2. Importers must not hold the dma-buf reservation lock when calling these
816  *    functions:
817  *
818  *     - dma_buf_attach()
819  *     - dma_buf_dynamic_attach()
820  *     - dma_buf_detach()
821  *     - dma_buf_export(
822  *     - dma_buf_fd()
823  *     - dma_buf_get()
824  *     - dma_buf_put()
825  *     - dma_buf_mmap()
826  *     - dma_buf_begin_cpu_access()
827  *     - dma_buf_end_cpu_access()
828  *     - dma_buf_map_attachment_unlocked()
829  *     - dma_buf_unmap_attachment_unlocked()
830  *     - dma_buf_vmap_unlocked()
831  *     - dma_buf_vunmap_unlocked()
832  *
833  * Convention for exporters
834  *
835  * 1. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with unlocked dma-buf
836  *    reservation and exporter can take the lock:
837  *
838  *     - &dma_buf_ops.attach()
839  *     - &dma_buf_ops.detach()
840  *     - &dma_buf_ops.release()
841  *     - &dma_buf_ops.begin_cpu_access()
842  *     - &dma_buf_ops.end_cpu_access()
843  *
844  * 2. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with locked dma-buf
845  *    reservation and exporter can't take the lock:
846  *
847  *     - &dma_buf_ops.pin()
848  *     - &dma_buf_ops.unpin()
849  *     - &dma_buf_ops.map_dma_buf()
850  *     - &dma_buf_ops.unmap_dma_buf()
851  *     - &dma_buf_ops.mmap()
852  *     - &dma_buf_ops.vmap()
853  *     - &dma_buf_ops.vunmap()
854  *
855  * 3. Exporters must hold the dma-buf reservation lock when calling these
856  *    functions:
857  *
858  *     - dma_buf_move_notify()
859  */
860
861 /**
862  * dma_buf_dynamic_attach - Add the device to dma_buf's attachments list
863  * @dmabuf:             [in]    buffer to attach device to.
864  * @dev:                [in]    device to be attached.
865  * @importer_ops:       [in]    importer operations for the attachment
866  * @importer_priv:      [in]    importer private pointer for the attachment
867  *
868  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
869  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
870  *
871  * Optionally this calls &dma_buf_ops.attach to allow device-specific attach
872  * functionality.
873  *
874  * Returns:
875  *
876  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
877  * error code wrapped into a pointer on failure.
878  *
879  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
880  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
881  * indicated with the error code -EBUSY.
882  */
883 struct dma_buf_attachment *
884 dma_buf_dynamic_attach(struct dma_buf *dmabuf, struct device *dev,
885                        const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops,
886                        void *importer_priv)
887 {
888         struct dma_buf_attachment *attach;
889         int ret;
890
891         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
892                 return ERR_PTR(-EINVAL);
893
894         if (WARN_ON(importer_ops && !importer_ops->move_notify))
895                 return ERR_PTR(-EINVAL);
896
897         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
898         if (!attach)
899                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
900
901         attach->dev = dev;
902         attach->dmabuf = dmabuf;
903         if (importer_ops)
904                 attach->peer2peer = importer_ops->allow_peer2peer;
905         attach->importer_ops = importer_ops;
906         attach->importer_priv = importer_priv;
907
908         if (dmabuf->ops->attach) {
909                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
910                 if (ret)
911                         goto err_attach;
912         }
913         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
914         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
915         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
916
917         /* When either the importer or the exporter can't handle dynamic
918          * mappings we cache the mapping here to avoid issues with the
919          * reservation object lock.
920          */
921         if (dma_buf_attachment_is_dynamic(attach) !=
922             dma_buf_is_dynamic(dmabuf)) {
923                 struct sg_table *sgt;
924
925                 dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
926                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
927                         ret = dmabuf->ops->pin(attach);
928                         if (ret)
929                                 goto err_unlock;
930                 }
931
932                 sgt = __map_dma_buf(attach, DMA_BIDIRECTIONAL);
933                 if (!sgt)
934                         sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
935                 if (IS_ERR(sgt)) {
936                         ret = PTR_ERR(sgt);
937                         goto err_unpin;
938                 }
939                 dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
940                 attach->sgt = sgt;
941                 attach->dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
942         }
943
944         return attach;
945
946 err_attach:
947         kfree(attach);
948         return ERR_PTR(ret);
949
950 err_unpin:
951         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
952                 dmabuf->ops->unpin(attach);
953
954 err_unlock:
955         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
956
957         dma_buf_detach(dmabuf, attach);
958         return ERR_PTR(ret);
959 }
960 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_dynamic_attach, DMA_BUF);
961
962 /**
963  * dma_buf_attach - Wrapper for dma_buf_dynamic_attach
964  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
965  * @dev:        [in]    device to be attached.
966  *
967  * Wrapper to call dma_buf_dynamic_attach() for drivers which still use a static
968  * mapping.
969  */
970 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
971                                           struct device *dev)
972 {
973         return dma_buf_dynamic_attach(dmabuf, dev, NULL, NULL);
974 }
975 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_attach, DMA_BUF);
976
977 static void __unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
978                             struct sg_table *sg_table,
979                             enum dma_data_direction direction)
980 {
981         /* uses XOR, hence this unmangles */
982         mangle_sg_table(sg_table);
983
984         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
985 }
986
987 /**
988  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list
989  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
990  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
991  *
992  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
993  *
994  * Optionally this calls &dma_buf_ops.detach for device-specific detach.
995  */
996 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
997 {
998         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach))
999                 return;
1000
1001         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1002
1003         if (attach->sgt) {
1004
1005                 __unmap_dma_buf(attach, attach->sgt, attach->dir);
1006
1007                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
1008                         dmabuf->ops->unpin(attach);
1009         }
1010         list_del(&attach->node);
1011
1012         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1013
1014         if (dmabuf->ops->detach)
1015                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
1016
1017         kfree(attach);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_detach, DMA_BUF);
1020
1021 /**
1022  * dma_buf_pin - Lock down the DMA-buf
1023  * @attach:     [in]    attachment which should be pinned
1024  *
1025  * Only dynamic importers (who set up @attach with dma_buf_dynamic_attach()) may
1026  * call this, and only for limited use cases like scanout and not for temporary
1027  * pin operations. It is not permitted to allow userspace to pin arbitrary
1028  * amounts of buffers through this interface.
1029  *
1030  * Buffers must be unpinned by calling dma_buf_unpin().
1031  *
1032  * Returns:
1033  * 0 on success, negative error code on failure.
1034  */
1035 int dma_buf_pin(struct dma_buf_attachment *attach)
1036 {
1037         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1038         int ret = 0;
1039
1040         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1041
1042         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1043
1044         if (dmabuf->ops->pin)
1045                 ret = dmabuf->ops->pin(attach);
1046
1047         return ret;
1048 }
1049 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_pin, DMA_BUF);
1050
1051 /**
1052  * dma_buf_unpin - Unpin a DMA-buf
1053  * @attach:     [in]    attachment which should be unpinned
1054  *
1055  * This unpins a buffer pinned by dma_buf_pin() and allows the exporter to move
1056  * any mapping of @attach again and inform the importer through
1057  * &dma_buf_attach_ops.move_notify.
1058  */
1059 void dma_buf_unpin(struct dma_buf_attachment *attach)
1060 {
1061         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1062
1063         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1064
1065         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1066
1067         if (dmabuf->ops->unpin)
1068                 dmabuf->ops->unpin(attach);
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unpin, DMA_BUF);
1071
1072 /**
1073  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
1074  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1075  * dma_buf_ops.
1076  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1077  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1078  *
1079  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
1080  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
1081  *
1082  * On success, the DMA addresses and lengths in the returned scatterlist are
1083  * PAGE_SIZE aligned.
1084  *
1085  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
1086  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
1087  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
1088  * time.
1089  *
1090  * Important: Dynamic importers must wait for the exclusive fence of the struct
1091  * dma_resv attached to the DMA-BUF first.
1092  */
1093 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1094                                         enum dma_data_direction direction)
1095 {
1096         struct sg_table *sg_table;
1097         int r;
1098
1099         might_sleep();
1100
1101         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1102                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1103
1104         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1105
1106         if (attach->sgt) {
1107                 /*
1108                  * Two mappings with different directions for the same
1109                  * attachment are not allowed.
1110                  */
1111                 if (attach->dir != direction &&
1112                     attach->dir != DMA_BIDIRECTIONAL)
1113                         return ERR_PTR(-EBUSY);
1114
1115                 return attach->sgt;
1116         }
1117
1118         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
1119                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY)) {
1120                         r = attach->dmabuf->ops->pin(attach);
1121                         if (r)
1122                                 return ERR_PTR(r);
1123                 }
1124         }
1125
1126         sg_table = __map_dma_buf(attach, direction);
1127         if (!sg_table)
1128                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
1129
1130         if (IS_ERR(sg_table) && dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1131              !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1132                 attach->dmabuf->ops->unpin(attach);
1133
1134         if (!IS_ERR(sg_table) && attach->dmabuf->ops->cache_sgt_mapping) {
1135                 attach->sgt = sg_table;
1136                 attach->dir = direction;
1137         }
1138
1139 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
1140         if (!IS_ERR(sg_table)) {
1141                 struct scatterlist *sg;
1142                 u64 addr;
1143                 int len;
1144                 int i;
1145
1146                 for_each_sgtable_dma_sg(sg_table, sg, i) {
1147                         addr = sg_dma_address(sg);
1148                         len = sg_dma_len(sg);
1149                         if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(len)) {
1150                                 pr_debug("%s: addr %llx or len %x is not page aligned!\n",
1151                                          __func__, addr, len);
1152                         }
1153                 }
1154         }
1155 #endif /* CONFIG_DMA_API_DEBUG */
1156         return sg_table;
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment, DMA_BUF);
1159
1160 /**
1161  * dma_buf_map_attachment_unlocked - Returns the scatterlist table of the attachment;
1162  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1163  * dma_buf_ops.
1164  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1165  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1166  *
1167  * Unlocked variant of dma_buf_map_attachment().
1168  */
1169 struct sg_table *
1170 dma_buf_map_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1171                                 enum dma_data_direction direction)
1172 {
1173         struct sg_table *sg_table;
1174
1175         might_sleep();
1176
1177         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1178                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1179
1180         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1181         sg_table = dma_buf_map_attachment(attach, direction);
1182         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1183
1184         return sg_table;
1185 }
1186 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1187
1188 /**
1189  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1190  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1191  * dma_buf_ops.
1192  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1193  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1194  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1195  *
1196  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
1197  */
1198 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1199                                 struct sg_table *sg_table,
1200                                 enum dma_data_direction direction)
1201 {
1202         might_sleep();
1203
1204         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1205                 return;
1206
1207         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1208
1209         if (attach->sgt == sg_table)
1210                 return;
1211
1212         __unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1213
1214         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1215             !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1216                 dma_buf_unpin(attach);
1217 }
1218 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment, DMA_BUF);
1219
1220 /**
1221  * dma_buf_unmap_attachment_unlocked - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1222  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1223  * dma_buf_ops.
1224  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1225  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1226  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1227  *
1228  * Unlocked variant of dma_buf_unmap_attachment().
1229  */
1230 void dma_buf_unmap_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1231                                        struct sg_table *sg_table,
1232                                        enum dma_data_direction direction)
1233 {
1234         might_sleep();
1235
1236         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1237                 return;
1238
1239         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1240         dma_buf_unmap_attachment(attach, sg_table, direction);
1241         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1244
1245 /**
1246  * dma_buf_move_notify - notify attachments that DMA-buf is moving
1247  *
1248  * @dmabuf:     [in]    buffer which is moving
1249  *
1250  * Informs all attachmenst that they need to destroy and recreated all their
1251  * mappings.
1252  */
1253 void dma_buf_move_notify(struct dma_buf *dmabuf)
1254 {
1255         struct dma_buf_attachment *attach;
1256
1257         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1258
1259         list_for_each_entry(attach, &dmabuf->attachments, node)
1260                 if (attach->importer_ops)
1261                         attach->importer_ops->move_notify(attach);
1262 }
1263 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_move_notify, DMA_BUF);
1264
1265 /**
1266  * DOC: cpu access
1267  *
1268  * There are mutliple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
1269  *
1270  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
1271  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
1272  *   sending it away. Cache coherency is handled by braketing any transactions
1273  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
1274  *   access.
1275  *
1276  *   Since for most kernel internal dma-buf accesses need the entire buffer, a
1277  *   vmap interface is introduced. Note that on very old 32-bit architectures
1278  *   vmalloc space might be limited and result in vmap calls failing.
1279  *
1280  *   Interfaces::
1281  *
1282  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1283  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1284  *
1285  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
1286  *   it runs out of vmalloc space. Note that the dma-buf layer keeps a reference
1287  *   count for all vmap access and calls down into the exporter's vmap function
1288  *   only when no vmapping exists, and only unmaps it once. Protection against
1289  *   concurrent vmap/vunmap calls is provided by taking the &dma_buf.lock mutex.
1290  *
1291  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
1292  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
1293  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
1294  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
1295  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
1296  *   replace ION buffers mmap support was needed.
1297  *
1298  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
1299  *   fd. But like for CPU access there's a need to braket the actual access,
1300  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
1301  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
1302  *   be restarted.
1303  *
1304  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
1305  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
1306  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
1307  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
1308  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
1309  *   sequence would be used like following:
1310  *
1311  *     - mmap dma-buf fd
1312  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
1313  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
1314  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
1315  *       device)
1316  *     - munmap once you don't need the buffer any more
1317  *
1318  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
1319  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
1320  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
1321  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
1322  *
1323  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
1324  *
1325  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
1326  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
1327  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
1328  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
1329  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
1330  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
1331  *
1332  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
1333  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
1334  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
1335  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
1336  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
1337  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
1338  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
1339  *
1340  *   Interface::
1341  *
1342  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
1343  *                     unsigned long);
1344  *
1345  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
1346  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with &dma_buf.file will
1347  *   equally achieve that for a dma-buf object.
1348  */
1349
1350 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1351                                       enum dma_data_direction direction)
1352 {
1353         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
1354                       direction == DMA_TO_DEVICE);
1355         struct dma_resv *resv = dmabuf->resv;
1356         long ret;
1357
1358         /* Wait on any implicit rendering fences */
1359         ret = dma_resv_wait_timeout(resv, dma_resv_usage_rw(write),
1360                                     true, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1361         if (ret < 0)
1362                 return ret;
1363
1364         return 0;
1365 }
1366
1367 /**
1368  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
1369  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
1370  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1371  * specified access direction.
1372  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
1373  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
1374  *
1375  * After the cpu access is complete the caller should call
1376  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is braketed by both calls is
1377  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
1378  *
1379  * This function will also wait for any DMA transactions tracked through
1380  * implicit synchronization in &dma_buf.resv. For DMA transactions with explicit
1381  * synchronization this function will only ensure cache coherency, callers must
1382  * ensure synchronization with such DMA transactions on their own.
1383  *
1384  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1385  */
1386 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1387                              enum dma_data_direction direction)
1388 {
1389         int ret = 0;
1390
1391         if (WARN_ON(!dmabuf))
1392                 return -EINVAL;
1393
1394         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1395
1396         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
1397                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1398
1399         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
1400          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
1401          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
1402          */
1403         if (ret == 0)
1404                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1405
1406         return ret;
1407 }
1408 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_begin_cpu_access, DMA_BUF);
1409
1410 /**
1411  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
1412  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
1413  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1414  * specified access direction.
1415  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
1416  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
1417  *
1418  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
1419  *
1420  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1421  */
1422 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1423                            enum dma_data_direction direction)
1424 {
1425         int ret = 0;
1426
1427         WARN_ON(!dmabuf);
1428
1429         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1430
1431         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
1432                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
1433
1434         return ret;
1435 }
1436 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_end_cpu_access, DMA_BUF);
1437
1438
1439 /**
1440  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
1441  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
1442  * @vma:        [in]    vma for the mmap
1443  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
1444  *                      dma-buf buffer.
1445  *
1446  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
1447  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
1448  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
1449  * set up the mapping.
1450  *
1451  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1452  */
1453 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
1454                  unsigned long pgoff)
1455 {
1456         int ret;
1457
1458         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
1459                 return -EINVAL;
1460
1461         /* check if buffer supports mmap */
1462         if (!dmabuf->ops->mmap)
1463                 return -EINVAL;
1464
1465         /* check for offset overflow */
1466         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
1467                 return -EOVERFLOW;
1468
1469         /* check for overflowing the buffer's size */
1470         if (pgoff + vma_pages(vma) >
1471             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
1472                 return -EINVAL;
1473
1474         /* readjust the vma */
1475         vma_set_file(vma, dmabuf->file);
1476         vma->vm_pgoff = pgoff;
1477
1478         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1479         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
1480         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1481
1482         return ret;
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_mmap, DMA_BUF);
1485
1486 /**
1487  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1488  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1489  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1490  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1491  *
1492  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
1493  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
1494  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
1495  *
1496  * To ensure coherency users must call dma_buf_begin_cpu_access() and
1497  * dma_buf_end_cpu_access() around any cpu access performed through this
1498  * mapping.
1499  *
1500  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1501  */
1502 int dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1503 {
1504         struct iosys_map ptr;
1505         int ret;
1506
1507         iosys_map_clear(map);
1508
1509         if (WARN_ON(!dmabuf))
1510                 return -EINVAL;
1511
1512         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1513
1514         if (!dmabuf->ops->vmap)
1515                 return -EINVAL;
1516
1517         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1518                 dmabuf->vmapping_counter++;
1519                 BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1520                 *map = dmabuf->vmap_ptr;
1521                 return 0;
1522         }
1523
1524         BUG_ON(iosys_map_is_set(&dmabuf->vmap_ptr));
1525
1526         ret = dmabuf->ops->vmap(dmabuf, &ptr);
1527         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1528                 return ret;
1529
1530         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1531         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1532
1533         *map = dmabuf->vmap_ptr;
1534
1535         return 0;
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap, DMA_BUF);
1538
1539 /**
1540  * dma_buf_vmap_unlocked - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1541  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1542  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1543  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1544  *
1545  * Unlocked version of dma_buf_vmap()
1546  *
1547  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1548  */
1549 int dma_buf_vmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1550 {
1551         int ret;
1552
1553         iosys_map_clear(map);
1554
1555         if (WARN_ON(!dmabuf))
1556                 return -EINVAL;
1557
1558         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1559         ret = dma_buf_vmap(dmabuf, map);
1560         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1561
1562         return ret;
1563 }
1564 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap_unlocked, DMA_BUF);
1565
1566 /**
1567  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1568  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1569  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1570  */
1571 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1572 {
1573         if (WARN_ON(!dmabuf))
1574                 return;
1575
1576         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1577
1578         BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1579         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1580         BUG_ON(!iosys_map_is_equal(&dmabuf->vmap_ptr, map));
1581
1582         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1583                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1584                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, map);
1585                 iosys_map_clear(&dmabuf->vmap_ptr);
1586         }
1587 }
1588 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap, DMA_BUF);
1589
1590 /**
1591  * dma_buf_vunmap_unlocked - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1592  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1593  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1594  */
1595 void dma_buf_vunmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1596 {
1597         if (WARN_ON(!dmabuf))
1598                 return;
1599
1600         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1601         dma_buf_vunmap(dmabuf, map);
1602         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1603 }
1604 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap_unlocked, DMA_BUF);
1605
1606 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1607 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1608 {
1609         struct dma_buf *buf_obj;
1610         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1611         int count = 0, attach_count;
1612         size_t size = 0;
1613         int ret;
1614
1615         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1616
1617         if (ret)
1618                 return ret;
1619
1620         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1621         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\t%-8s\tname\n",
1622                    "size", "flags", "mode", "count", "ino");
1623
1624         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1625
1626                 ret = dma_resv_lock_interruptible(buf_obj->resv, NULL);
1627                 if (ret)
1628                         goto error_unlock;
1629
1630
1631                 spin_lock(&buf_obj->name_lock);
1632                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\t%08lu\t%s\n",
1633                                 buf_obj->size,
1634                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1635                                 file_count(buf_obj->file),
1636                                 buf_obj->exp_name,
1637                                 file_inode(buf_obj->file)->i_ino,
1638                                 buf_obj->name ?: "<none>");
1639                 spin_unlock(&buf_obj->name_lock);
1640
1641                 dma_resv_describe(buf_obj->resv, s);
1642
1643                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1644                 attach_count = 0;
1645
1646                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1647                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1648                         attach_count++;
1649                 }
1650                 dma_resv_unlock(buf_obj->resv);
1651
1652                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1653                                 attach_count);
1654
1655                 count++;
1656                 size += buf_obj->size;
1657         }
1658
1659         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1660
1661         mutex_unlock(&db_list.lock);
1662         return 0;
1663
1664 error_unlock:
1665         mutex_unlock(&db_list.lock);
1666         return ret;
1667 }
1668
1669 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(dma_buf_debug);
1670
1671 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1672
1673 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1674 {
1675         struct dentry *d;
1676         int err = 0;
1677
1678         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1679         if (IS_ERR(d))
1680                 return PTR_ERR(d);
1681
1682         dma_buf_debugfs_dir = d;
1683
1684         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1685                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1686         if (IS_ERR(d)) {
1687                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1688                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1689                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1690                 err = PTR_ERR(d);
1691         }
1692
1693         return err;
1694 }
1695
1696 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1697 {
1698         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1699 }
1700 #else
1701 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1702 {
1703         return 0;
1704 }
1705 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1706 {
1707 }
1708 #endif
1709
1710 static int __init dma_buf_init(void)
1711 {
1712         int ret;
1713
1714         ret = dma_buf_init_sysfs_statistics();
1715         if (ret)
1716                 return ret;
1717
1718         dma_buf_mnt = kern_mount(&dma_buf_fs_type);
1719         if (IS_ERR(dma_buf_mnt))
1720                 return PTR_ERR(dma_buf_mnt);
1721
1722         mutex_init(&db_list.lock);
1723         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1724         dma_buf_init_debugfs();
1725         return 0;
1726 }
1727 subsys_initcall(dma_buf_init);
1728
1729 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1730 {
1731         dma_buf_uninit_debugfs();
1732         kern_unmount(dma_buf_mnt);
1733         dma_buf_uninit_sysfs_statistics();
1734 }
1735 __exitcall(dma_buf_deinit);