drivers/gpu/drm/drm_vma_manager.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006-2009 VMware, Inc., Palo Alto, CA., USA
   3  * Copyright (c) 2012 David Airlie <airlied@linux.ie>
   4  * Copyright (c) 2013 David Herrmann <dh.herrmann@gmail.com>
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
  10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  23  */
  24
  25 #include <drm/drmP.h>
  26 #include <drm/drm_mm.h>
  27 #include <drm/drm_vma_manager.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/rbtree.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/spinlock.h>
  33 #include <linux/types.h>
  34
  35 /**
  36  * DOC: vma offset manager
  37  *
  38  * The vma-manager is responsible to map arbitrary driver-dependent memory
  39  * regions into the linear user address-space. It provides offsets to the
  40  * caller which can then be used on the address_space of the drm-device. It
  41  * takes care to not overlap regions, size them appropriately and to not
  42  * confuse mm-core by inconsistent fake vm_pgoff fields.
  43  * Drivers shouldn't use this for object placement in VMEM. This manager should
  44  * only be used to manage mappings into linear user-space VMs.
  45  *
  46  * We use drm_mm as backend to manage object allocations. But it is highly
  47  * optimized for alloc/free calls, not lookups. Hence, we use an rb-tree to
  48  * speed up offset lookups.
  49  *
  50  * You must not use multiple offset managers on a single address_space.
  51  * Otherwise, mm-core will be unable to tear down memory mappings as the VM will
  52  * no longer be linear.
  53  *
  54  * This offset manager works on page-based addresses. That is, every argument
  55  * and return code (with the exception of drm_vma_node_offset_addr()) is given
  56  * in number of pages, not number of bytes. That means, object sizes and offsets
  57  * must always be page-aligned (as usual).
  58  * If you want to get a valid byte-based user-space address for a given offset,
  59  * please see drm_vma_node_offset_addr().
  60  *
  61  * Additionally to offset management, the vma offset manager also handles access
  62  * management. For every open-file context that is allowed to access a given
  63  * node, you must call drm_vma_node_allow(). Otherwise, an mmap() call on this
  64  * open-file with the offset of the node will fail with -EACCES. To revoke
  65  * access again, use drm_vma_node_revoke(). However, the caller is responsible
  66  * for destroying already existing mappings, if required.
  67  */
  68
  69 /**
  70  * drm_vma_offset_manager_init - Initialize new offset-manager
  71  * @mgr: Manager object
  72  * @page_offset: Offset of available memory area (page-based)
  73  * @size: Size of available address space range (page-based)
  74  *
  75  * Initialize a new offset-manager. The offset and area size available for the
  76  * manager are given as @page_offset and @size. Both are interpreted as
  77  * page-numbers, not bytes.
  78  *
  79  * Adding/removing nodes from the manager is locked internally and protected
  80  * against concurrent access. However, node allocation and destruction is left
  81  * for the caller. While calling into the vma-manager, a given node must
  82  * always be guaranteed to be referenced.
  83  */
  84 void drm_vma_offset_manager_init(struct drm_vma_offset_manager *mgr,
  85                                  unsigned long page_offset, unsigned long size)
  86 {
  87         rwlock_init(&mgr->vm_lock);
  88         drm_mm_init(&mgr->vm_addr_space_mm, page_offset, size);
  89 }
  90 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_offset_manager_init);
  91
  92 /**
  93  * drm_vma_offset_manager_destroy() - Destroy offset manager
  94  * @mgr: Manager object
  95  *
  96  * Destroy an object manager which was previously created via
  97  * drm_vma_offset_manager_init(). The caller must remove all allocated nodes
  98  * before destroying the manager. Otherwise, drm_mm will refuse to free the
  99  * requested resources.
 100  *
 101  * The manager must not be accessed after this function is called.
 102  */
 103 void drm_vma_offset_manager_destroy(struct drm_vma_offset_manager *mgr)
 104 {
 105         /* take the lock to protect against buggy drivers */
 106         write_lock(&mgr->vm_lock);
 107         drm_mm_takedown(&mgr->vm_addr_space_mm);
 108         write_unlock(&mgr->vm_lock);
 109 }
 110 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_offset_manager_destroy);
 111
 112 /**
 113  * drm_vma_offset_lookup_locked() - Find node in offset space
 114  * @mgr: Manager object
 115  * @start: Start address for object (page-based)
 116  * @pages: Size of object (page-based)
 117  *
 118  * Find a node given a start address and object size. This returns the _best_
 119  * match for the given node. That is, @start may point somewhere into a valid
 120  * region and the given node will be returned, as long as the node spans the
 121  * whole requested area (given the size in number of pages as @pages).
 122  *
 123  * Note that before lookup the vma offset manager lookup lock must be acquired
 124  * with drm_vma_offset_lock_lookup(). See there for an example. This can then be
 125  * used to implement weakly referenced lookups using kref_get_unless_zero().
 126  *
 127  * Example:
 128  *
 129  * ::
 130  *
 131  *     drm_vma_offset_lock_lookup(mgr);
 132  *     node = drm_vma_offset_lookup_locked(mgr);
 133  *     if (node)
 134  *         kref_get_unless_zero(container_of(node, sth, entr));
 135  *     drm_vma_offset_unlock_lookup(mgr);
 136  *
 137  * RETURNS:
 138  * Returns NULL if no suitable node can be found. Otherwise, the best match
 139  * is returned. It's the caller's responsibility to make sure the node doesn't
 140  * get destroyed before the caller can access it.
 141  */
 142 struct drm_vma_offset_node *drm_vma_offset_lookup_locked(struct drm_vma_offset_manager *mgr,
 143                                                          unsigned long start,
 144                                                          unsigned long pages)
 145 {
 146         struct drm_mm_node *node, *best;
 147         struct rb_node *iter;
 148         unsigned long offset;
 149
 150         iter = mgr->vm_addr_space_mm.interval_tree.rb_root.rb_node;
 151         best = NULL;
 152
 153         while (likely(iter)) {
 154                 node = rb_entry(iter, struct drm_mm_node, rb);
 155                 offset = node->start;
 156                 if (start >= offset) {
 157                         iter = iter->rb_right;
 158                         best = node;
 159                         if (start == offset)
 160                                 break;
 161                 } else {
 162                         iter = iter->rb_left;
 163                 }
 164         }
 165
 166         /* verify that the node spans the requested area */
 167         if (best) {
 168                 offset = best->start + best->size;
 169                 if (offset < start + pages)
 170                         best = NULL;
 171         }
 172
 173         if (!best)
 174                 return NULL;
 175
 176         return container_of(best, struct drm_vma_offset_node, vm_node);
 177 }
 178 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_offset_lookup_locked);
 179
 180 /**
 181  * drm_vma_offset_add() - Add offset node to manager
 182  * @mgr: Manager object
 183  * @node: Node to be added
 184  * @pages: Allocation size visible to user-space (in number of pages)
 185  *
 186  * Add a node to the offset-manager. If the node was already added, this does
 187  * nothing and return 0. @pages is the size of the object given in number of
 188  * pages.
 189  * After this call succeeds, you can access the offset of the node until it
 190  * is removed again.
 191  *
 192  * If this call fails, it is safe to retry the operation or call
 193  * drm_vma_offset_remove(), anyway. However, no cleanup is required in that
 194  * case.
 195  *
 196  * @pages is not required to be the same size as the underlying memory object
 197  * that you want to map. It only limits the size that user-space can map into
 198  * their address space.
 199  *
 200  * RETURNS:
 201  * 0 on success, negative error code on failure.
 202  */
 203 int drm_vma_offset_add(struct drm_vma_offset_manager *mgr,
 204                        struct drm_vma_offset_node *node, unsigned long pages)
 205 {
 206         int ret = 0;
 207
 208         write_lock(&mgr->vm_lock);
 209
 210         if (!drm_mm_node_allocated(&node->vm_node))
 211                 ret = drm_mm_insert_node(&mgr->vm_addr_space_mm,
 212                                          &node->vm_node, pages);
 213
 214         write_unlock(&mgr->vm_lock);
 215
 216         return ret;
 217 }
 218 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_offset_add);
 219
 220 /**
 221  * drm_vma_offset_remove() - Remove offset node from manager
 222  * @mgr: Manager object
 223  * @node: Node to be removed
 224  *
 225  * Remove a node from the offset manager. If the node wasn't added before, this
 226  * does nothing. After this call returns, the offset and size will be 0 until a
 227  * new offset is allocated via drm_vma_offset_add() again. Helper functions like
 228  * drm_vma_node_start() and drm_vma_node_offset_addr() will return 0 if no
 229  * offset is allocated.
 230  */
 231 void drm_vma_offset_remove(struct drm_vma_offset_manager *mgr,
 232                            struct drm_vma_offset_node *node)
 233 {
 234         write_lock(&mgr->vm_lock);
 235
 236         if (drm_mm_node_allocated(&node->vm_node)) {
 237                 drm_mm_remove_node(&node->vm_node);
 238                 memset(&node->vm_node, 0, sizeof(node->vm_node));
 239         }
 240
 241         write_unlock(&mgr->vm_lock);
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_offset_remove);
 244
 245 /**
 246  * drm_vma_node_allow - Add open-file to list of allowed users
 247  * @node: Node to modify
 248  * @tag: Tag of file to remove
 249  *
 250  * Add @tag to the list of allowed open-files for this node. If @tag is
 251  * already on this list, the ref-count is incremented.
 252  *
 253  * The list of allowed-users is preserved across drm_vma_offset_add() and
 254  * drm_vma_offset_remove() calls. You may even call it if the node is currently
 255  * not added to any offset-manager.
 256  *
 257  * You must remove all open-files the same number of times as you added them
 258  * before destroying the node. Otherwise, you will leak memory.
 259  *
 260  * This is locked against concurrent access internally.
 261  *
 262  * RETURNS:
 263  * 0 on success, negative error code on internal failure (out-of-mem)
 264  */
 265 int drm_vma_node_allow(struct drm_vma_offset_node *node, struct drm_file *tag)
 266 {
 267         struct rb_node **iter;
 268         struct rb_node *parent = NULL;
 269         struct drm_vma_offset_file *new, *entry;
 270         int ret = 0;
 271
 272         /* Preallocate entry to avoid atomic allocations below. It is quite
 273          * unlikely that an open-file is added twice to a single node so we
 274          * don't optimize for this case. OOM is checked below only if the entry
 275          * is actually used. */
 276         new = kmalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 277
 278         write_lock(&node->vm_lock);
 279
 280         iter = &node->vm_files.rb_node;
 281
 282         while (likely(*iter)) {
 283                 parent = *iter;
 284                 entry = rb_entry(*iter, struct drm_vma_offset_file, vm_rb);
 285
 286                 if (tag == entry->vm_tag) {
 287                         entry->vm_count++;
 288                         goto unlock;
 289                 } else if (tag > entry->vm_tag) {
 290                         iter = &(*iter)->rb_right;
 291                 } else {
 292                         iter = &(*iter)->rb_left;
 293                 }
 294         }
 295
 296         if (!new) {
 297                 ret = -ENOMEM;
 298                 goto unlock;
 299         }
 300
 301         new->vm_tag = tag;
 302         new->vm_count = 1;
 303         rb_link_node(&new->vm_rb, parent, iter);
 304         rb_insert_color(&new->vm_rb, &node->vm_files);
 305         new = NULL;
 306
 307 unlock:
 308         write_unlock(&node->vm_lock);
 309         kfree(new);
 310         return ret;
 311 }
 312 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_node_allow);
 313
 314 /**
 315  * drm_vma_node_revoke - Remove open-file from list of allowed users
 316  * @node: Node to modify
 317  * @tag: Tag of file to remove
 318  *
 319  * Decrement the ref-count of @tag in the list of allowed open-files on @node.
 320  * If the ref-count drops to zero, remove @tag from the list. You must call
 321  * this once for every drm_vma_node_allow() on @tag.
 322  *
 323  * This is locked against concurrent access internally.
 324  *
 325  * If @tag is not on the list, nothing is done.
 326  */
 327 void drm_vma_node_revoke(struct drm_vma_offset_node *node,
 328                          struct drm_file *tag)
 329 {
 330         struct drm_vma_offset_file *entry;
 331         struct rb_node *iter;
 332
 333         write_lock(&node->vm_lock);
 334
 335         iter = node->vm_files.rb_node;
 336         while (likely(iter)) {
 337                 entry = rb_entry(iter, struct drm_vma_offset_file, vm_rb);
 338                 if (tag == entry->vm_tag) {
 339                         if (!--entry->vm_count) {
 340                                 rb_erase(&entry->vm_rb, &node->vm_files);
 341                                 kfree(entry);
 342                         }
 343                         break;
 344                 } else if (tag > entry->vm_tag) {
 345                         iter = iter->rb_right;
 346                 } else {
 347                         iter = iter->rb_left;
 348                 }
 349         }
 350
 351         write_unlock(&node->vm_lock);
 352 }
 353 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_node_revoke);
 354
 355 /**
 356  * drm_vma_node_is_allowed - Check whether an open-file is granted access
 357  * @node: Node to check
 358  * @tag: Tag of file to remove
 359  *
 360  * Search the list in @node whether @tag is currently on the list of allowed
 361  * open-files (see drm_vma_node_allow()).
 362  *
 363  * This is locked against concurrent access internally.
 364  *
 365  * RETURNS:
 366  * true iff @filp is on the list
 367  */
 368 bool drm_vma_node_is_allowed(struct drm_vma_offset_node *node,
 369                              struct drm_file *tag)
 370 {
 371         struct drm_vma_offset_file *entry;
 372         struct rb_node *iter;
 373
 374         read_lock(&node->vm_lock);
 375
 376         iter = node->vm_files.rb_node;
 377         while (likely(iter)) {
 378                 entry = rb_entry(iter, struct drm_vma_offset_file, vm_rb);
 379                 if (tag == entry->vm_tag)
 380                         break;
 381                 else if (tag > entry->vm_tag)
 382                         iter = iter->rb_right;
 383                 else
 384                         iter = iter->rb_left;
 385         }
 386
 387         read_unlock(&node->vm_lock);
 388
 389         return iter;
 390 }
 391 EXPORT_SYMBOL(drm_vma_node_is_allowed);