arch/powerpc/mm/mmu_context_iommu.c

   1 /*
   2  *  IOMMU helpers in MMU context.
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2015 IBM Corp. <aik@ozlabs.ru>
   5  *
   6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  *  as published by the Free Software Foundation; either version
   9  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  */
  12
  13 #include <linux/sched/signal.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/rculist.h>
  16 #include <linux/vmalloc.h>
  17 #include <linux/mutex.h>
  18 #include <linux/migrate.h>
  19 #include <linux/hugetlb.h>
  20 #include <linux/swap.h>
  21 #include <asm/mmu_context.h>
  22
  23 static DEFINE_MUTEX(mem_list_mutex);
  24
  25 struct mm_iommu_table_group_mem_t {
  26         struct list_head next;
  27         struct rcu_head rcu;
  28         unsigned long used;
  29         atomic64_t mapped;
  30         u64 ua;                 /* userspace address */
  31         u64 entries;            /* number of entries in hpas[] */
  32         u64 *hpas;              /* vmalloc'ed */
  33 };
  34
  35 static long mm_iommu_adjust_locked_vm(struct mm_struct *mm,
  36                 unsigned long npages, bool incr)
  37 {
  38         long ret = 0, locked, lock_limit;
  39
  40         if (!npages)
  41                 return 0;
  42
  43         down_write(&mm->mmap_sem);
  44
  45         if (incr) {
  46                 locked = mm->locked_vm + npages;
  47                 lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
  48                 if (locked > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
  49                         ret = -ENOMEM;
  50                 else
  51                         mm->locked_vm += npages;
  52         } else {
  53                 if (WARN_ON_ONCE(npages > mm->locked_vm))
  54                         npages = mm->locked_vm;
  55                 mm->locked_vm -= npages;
  56         }
  57
  58         pr_debug("[%d] RLIMIT_MEMLOCK HASH64 %c%ld %ld/%ld\n",
  59                         current ? current->pid : 0,
  60                         incr ? '+' : '-',
  61                         npages << PAGE_SHIFT,
  62                         mm->locked_vm << PAGE_SHIFT,
  63                         rlimit(RLIMIT_MEMLOCK));
  64         up_write(&mm->mmap_sem);
  65
  66         return ret;
  67 }
  68
  69 bool mm_iommu_preregistered(struct mm_struct *mm)
  70 {
  71         return !list_empty(&mm->context.iommu_group_mem_list);
  72 }
  73 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_preregistered);
  74
  75 /*
  76  * Taken from alloc_migrate_target with changes to remove CMA allocations
  77  */
  78 struct page *new_iommu_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
  79 {
  80         gfp_t gfp_mask = GFP_USER;
  81         struct page *new_page;
  82
  83         if (PageCompound(page))
  84                 return NULL;
  85
  86         if (PageHighMem(page))
  87                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
  88
  89         /*
  90          * We don't want the allocation to force an OOM if possibe
  91          */
  92         new_page = alloc_page(gfp_mask | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN);
  93         return new_page;
  94 }
  95
  96 static int mm_iommu_move_page_from_cma(struct page *page)
  97 {
  98         int ret = 0;
  99         LIST_HEAD(cma_migrate_pages);
 100
 101         /* Ignore huge pages for now */
 102         if (PageCompound(page))
 103                 return -EBUSY;
 104
 105         lru_add_drain();
 106         ret = isolate_lru_page(page);
 107         if (ret)
 108                 return ret;
 109
 110         list_add(&page->lru, &cma_migrate_pages);
 111         put_page(page); /* Drop the gup reference */
 112
 113         ret = migrate_pages(&cma_migrate_pages, new_iommu_non_cma_page,
 114                                 NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE);
 115         if (ret) {
 116                 if (!list_empty(&cma_migrate_pages))
 117                         putback_movable_pages(&cma_migrate_pages);
 118         }
 119
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 long mm_iommu_get(struct mm_struct *mm, unsigned long ua, unsigned long entries,
 124                 struct mm_iommu_table_group_mem_t **pmem)
 125 {
 126         struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem;
 127         long i, j, ret = 0, locked_entries = 0;
 128         struct page *page = NULL;
 129
 130         mutex_lock(&mem_list_mutex);
 131
 132         list_for_each_entry_rcu(mem, &mm->context.iommu_group_mem_list,
 133                         next) {
 134                 if ((mem->ua == ua) && (mem->entries == entries)) {
 135                         ++mem->used;
 136                         *pmem = mem;
 137                         goto unlock_exit;
 138                 }
 139
 140                 /* Overlap? */
 141                 if ((mem->ua < (ua + (entries << PAGE_SHIFT))) &&
 142                                 (ua < (mem->ua +
 143                                        (mem->entries << PAGE_SHIFT)))) {
 144                         ret = -EINVAL;
 145                         goto unlock_exit;
 146                 }
 147
 148         }
 149
 150         ret = mm_iommu_adjust_locked_vm(mm, entries, true);
 151         if (ret)
 152                 goto unlock_exit;
 153
 154         locked_entries = entries;
 155
 156         mem = kzalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
 157         if (!mem) {
 158                 ret = -ENOMEM;
 159                 goto unlock_exit;
 160         }
 161
 162         mem->hpas = vzalloc(array_size(entries, sizeof(mem->hpas[0])));
 163         if (!mem->hpas) {
 164                 kfree(mem);
 165                 ret = -ENOMEM;
 166                 goto unlock_exit;
 167         }
 168
 169         for (i = 0; i < entries; ++i) {
 170                 if (1 != get_user_pages_fast(ua + (i << PAGE_SHIFT),
 171                                         1/* pages */, 1/* iswrite */, &page)) {
 172                         ret = -EFAULT;
 173                         for (j = 0; j < i; ++j)
 174                                 put_page(pfn_to_page(mem->hpas[j] >>
 175                                                 PAGE_SHIFT));
 176                         vfree(mem->hpas);
 177                         kfree(mem);
 178                         goto unlock_exit;
 179                 }
 180                 /*
 181                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
 182                  * be pinning these entries, we might as well move them out
 183                  * of the CMA zone if possible. NOTE: faulting in + migration
 184                  * can be expensive. Batching can be considered later
 185                  */
 186                 if (is_migrate_cma_page(page)) {
 187                         if (mm_iommu_move_page_from_cma(page))
 188                                 goto populate;
 189                         if (1 != get_user_pages_fast(ua + (i << PAGE_SHIFT),
 190                                                 1/* pages */, 1/* iswrite */,
 191                                                 &page)) {
 192                                 ret = -EFAULT;
 193                                 for (j = 0; j < i; ++j)
 194                                         put_page(pfn_to_page(mem->hpas[j] >>
 195                                                                 PAGE_SHIFT));
 196                                 vfree(mem->hpas);
 197                                 kfree(mem);
 198                                 goto unlock_exit;
 199                         }
 200                 }
 201 populate:
 202                 mem->hpas[i] = page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 203         }
 204
 205         atomic64_set(&mem->mapped, 1);
 206         mem->used = 1;
 207         mem->ua = ua;
 208         mem->entries = entries;
 209         *pmem = mem;
 210
 211         list_add_rcu(&mem->next, &mm->context.iommu_group_mem_list);
 212
 213 unlock_exit:
 214         if (locked_entries && ret)
 215                 mm_iommu_adjust_locked_vm(mm, locked_entries, false);
 216
 217         mutex_unlock(&mem_list_mutex);
 218
 219         return ret;
 220 }
 221 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_get);
 222
 223 static void mm_iommu_unpin(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 224 {
 225         long i;
 226         struct page *page = NULL;
 227
 228         for (i = 0; i < mem->entries; ++i) {
 229                 if (!mem->hpas[i])
 230                         continue;
 231
 232                 page = pfn_to_page(mem->hpas[i] >> PAGE_SHIFT);
 233                 if (!page)
 234                         continue;
 235
 236                 put_page(page);
 237                 mem->hpas[i] = 0;
 238         }
 239 }
 240
 241 static void mm_iommu_do_free(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 242 {
 243
 244         mm_iommu_unpin(mem);
 245         vfree(mem->hpas);
 246         kfree(mem);
 247 }
 248
 249 static void mm_iommu_free(struct rcu_head *head)
 250 {
 251         struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem = container_of(head,
 252                         struct mm_iommu_table_group_mem_t, rcu);
 253
 254         mm_iommu_do_free(mem);
 255 }
 256
 257 static void mm_iommu_release(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 258 {
 259         list_del_rcu(&mem->next);
 260         call_rcu(&mem->rcu, mm_iommu_free);
 261 }
 262
 263 long mm_iommu_put(struct mm_struct *mm, struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 264 {
 265         long ret = 0;
 266
 267         mutex_lock(&mem_list_mutex);
 268
 269         if (mem->used == 0) {
 270                 ret = -ENOENT;
 271                 goto unlock_exit;
 272         }
 273
 274         --mem->used;
 275         /* There are still users, exit */
 276         if (mem->used)
 277                 goto unlock_exit;
 278
 279         /* Are there still mappings? */
 280         if (atomic_cmpxchg(&mem->mapped, 1, 0) != 1) {
 281                 ++mem->used;
 282                 ret = -EBUSY;
 283                 goto unlock_exit;
 284         }
 285
 286         /* @mapped became 0 so now mappings are disabled, release the region */
 287         mm_iommu_release(mem);
 288
 289         mm_iommu_adjust_locked_vm(mm, mem->entries, false);
 290
 291 unlock_exit:
 292         mutex_unlock(&mem_list_mutex);
 293
 294         return ret;
 295 }
 296 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_put);
 297
 298 struct mm_iommu_table_group_mem_t *mm_iommu_lookup(struct mm_struct *mm,
 299                 unsigned long ua, unsigned long size)
 300 {
 301         struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem, *ret = NULL;
 302
 303         list_for_each_entry_rcu(mem, &mm->context.iommu_group_mem_list, next) {
 304                 if ((mem->ua <= ua) &&
 305                                 (ua + size <= mem->ua +
 306                                  (mem->entries << PAGE_SHIFT))) {
 307                         ret = mem;
 308                         break;
 309                 }
 310         }
 311
 312         return ret;
 313 }
 314 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_lookup);
 315
 316 struct mm_iommu_table_group_mem_t *mm_iommu_lookup_rm(struct mm_struct *mm,
 317                 unsigned long ua, unsigned long size)
 318 {
 319         struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem, *ret = NULL;
 320
 321         list_for_each_entry_lockless(mem, &mm->context.iommu_group_mem_list,
 322                         next) {
 323                 if ((mem->ua <= ua) &&
 324                                 (ua + size <= mem->ua +
 325                                  (mem->entries << PAGE_SHIFT))) {
 326                         ret = mem;
 327                         break;
 328                 }
 329         }
 330
 331         return ret;
 332 }
 333 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_lookup_rm);
 334
 335 struct mm_iommu_table_group_mem_t *mm_iommu_find(struct mm_struct *mm,
 336                 unsigned long ua, unsigned long entries)
 337 {
 338         struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem, *ret = NULL;
 339
 340         list_for_each_entry_rcu(mem, &mm->context.iommu_group_mem_list, next) {
 341                 if ((mem->ua == ua) && (mem->entries == entries)) {
 342                         ret = mem;
 343                         break;
 344                 }
 345         }
 346
 347         return ret;
 348 }
 349 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_find);
 350
 351 long mm_iommu_ua_to_hpa(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem,
 352                 unsigned long ua, unsigned long *hpa)
 353 {
 354         const long entry = (ua - mem->ua) >> PAGE_SHIFT;
 355         u64 *va = &mem->hpas[entry];
 356
 357         if (entry >= mem->entries)
 358                 return -EFAULT;
 359
 360         *hpa = *va | (ua & ~PAGE_MASK);
 361
 362         return 0;
 363 }
 364 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_ua_to_hpa);
 365
 366 long mm_iommu_ua_to_hpa_rm(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem,
 367                 unsigned long ua, unsigned long *hpa)
 368 {
 369         const long entry = (ua - mem->ua) >> PAGE_SHIFT;
 370         void *va = &mem->hpas[entry];
 371         unsigned long *pa;
 372
 373         if (entry >= mem->entries)
 374                 return -EFAULT;
 375
 376         pa = (void *) vmalloc_to_phys(va);
 377         if (!pa)
 378                 return -EFAULT;
 379
 380         *hpa = *pa | (ua & ~PAGE_MASK);
 381
 382         return 0;
 383 }
 384 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_ua_to_hpa_rm);
 385
 386 long mm_iommu_mapped_inc(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 387 {
 388         if (atomic64_inc_not_zero(&mem->mapped))
 389                 return 0;
 390
 391         /* Last mm_iommu_put() has been called, no more mappings allowed() */
 392         return -ENXIO;
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_mapped_inc);
 395
 396 void mm_iommu_mapped_dec(struct mm_iommu_table_group_mem_t *mem)
 397 {
 398         atomic64_add_unless(&mem->mapped, -1, 1);
 399 }
 400 EXPORT_SYMBOL_GPL(mm_iommu_mapped_dec);
 401
 402 void mm_iommu_init(struct mm_struct *mm)
 403 {
 404         INIT_LIST_HEAD_RCU(&mm->context.iommu_group_mem_list);
 405 }