drivers/gpu/drm/exynos/exynos_drm_gem.c

   1 /* exynos_drm_gem.c
   2  *
   3  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
   4  * Author: Inki Dae <inki.dae@samsung.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute  it and/or modify it
   7  * under  the terms of  the GNU General  Public License as published by the
   8  * Free Software Foundation;  either version 2 of the  License, or (at your
   9  * option) any later version.
  10  */
  11
  12 #include <drm/drmP.h>
  13 #include <drm/drm_vma_manager.h>
  14
  15 #include <linux/shmem_fs.h>
  16 #include <linux/dma-buf.h>
  17 #include <linux/pfn_t.h>
  18 #include <drm/exynos_drm.h>
  19
  20 #include "exynos_drm_drv.h"
  21 #include "exynos_drm_gem.h"
  22 #include "exynos_drm_iommu.h"
  23
  24 static int exynos_drm_alloc_buf(struct exynos_drm_gem *exynos_gem)
  25 {
  26         struct drm_device *dev = exynos_gem->base.dev;
  27         unsigned long attr;
  28         unsigned int nr_pages;
  29         struct sg_table sgt;
  30         int ret = -ENOMEM;
  31
  32         if (exynos_gem->dma_addr) {
  33                 DRM_DEBUG_KMS("already allocated.\n");
  34                 return 0;
  35         }
  36
  37         exynos_gem->dma_attrs = 0;
  38
  39         /*
  40          * if EXYNOS_BO_CONTIG, fully physically contiguous memory
  41          * region will be allocated else physically contiguous
  42          * as possible.
  43          */
  44         if (!(exynos_gem->flags & EXYNOS_BO_NONCONTIG))
  45                 exynos_gem->dma_attrs |= DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS;
  46
  47         /*
  48          * if EXYNOS_BO_WC or EXYNOS_BO_NONCACHABLE, writecombine mapping
  49          * else cachable mapping.
  50          */
  51         if (exynos_gem->flags & EXYNOS_BO_WC ||
  52                         !(exynos_gem->flags & EXYNOS_BO_CACHABLE))
  53                 attr = DMA_ATTR_WRITE_COMBINE;
  54         else
  55                 attr = DMA_ATTR_NON_CONSISTENT;
  56
  57         exynos_gem->dma_attrs |= attr;
  58         exynos_gem->dma_attrs |= DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING;
  59
  60         nr_pages = exynos_gem->size >> PAGE_SHIFT;
  61
  62         exynos_gem->pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *),
  63                         GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
  64         if (!exynos_gem->pages) {
  65                 DRM_ERROR("failed to allocate pages.\n");
  66                 return -ENOMEM;
  67         }
  68
  69         exynos_gem->cookie = dma_alloc_attrs(to_dma_dev(dev), exynos_gem->size,
  70                                              &exynos_gem->dma_addr, GFP_KERNEL,
  71                                              exynos_gem->dma_attrs);
  72         if (!exynos_gem->cookie) {
  73                 DRM_ERROR("failed to allocate buffer.\n");
  74                 goto err_free;
  75         }
  76
  77         ret = dma_get_sgtable_attrs(to_dma_dev(dev), &sgt, exynos_gem->cookie,
  78                                     exynos_gem->dma_addr, exynos_gem->size,
  79                                     exynos_gem->dma_attrs);
  80         if (ret < 0) {
  81                 DRM_ERROR("failed to get sgtable.\n");
  82                 goto err_dma_free;
  83         }
  84
  85         if (drm_prime_sg_to_page_addr_arrays(&sgt, exynos_gem->pages, NULL,
  86                                              nr_pages)) {
  87                 DRM_ERROR("invalid sgtable.\n");
  88                 ret = -EINVAL;
  89                 goto err_sgt_free;
  90         }
  91
  92         sg_free_table(&sgt);
  93
  94         DRM_DEBUG_KMS("dma_addr(0x%lx), size(0x%lx)\n",
  95                         (unsigned long)exynos_gem->dma_addr, exynos_gem->size);
  96
  97         return 0;
  98
  99 err_sgt_free:
 100         sg_free_table(&sgt);
 101 err_dma_free:
 102         dma_free_attrs(to_dma_dev(dev), exynos_gem->size, exynos_gem->cookie,
 103                        exynos_gem->dma_addr, exynos_gem->dma_attrs);
 104 err_free:
 105         kvfree(exynos_gem->pages);
 106
 107         return ret;
 108 }
 109
 110 static void exynos_drm_free_buf(struct exynos_drm_gem *exynos_gem)
 111 {
 112         struct drm_device *dev = exynos_gem->base.dev;
 113
 114         if (!exynos_gem->dma_addr) {
 115                 DRM_DEBUG_KMS("dma_addr is invalid.\n");
 116                 return;
 117         }
 118
 119         DRM_DEBUG_KMS("dma_addr(0x%lx), size(0x%lx)\n",
 120                         (unsigned long)exynos_gem->dma_addr, exynos_gem->size);
 121
 122         dma_free_attrs(to_dma_dev(dev), exynos_gem->size, exynos_gem->cookie,
 123                         (dma_addr_t)exynos_gem->dma_addr,
 124                         exynos_gem->dma_attrs);
 125
 126         kvfree(exynos_gem->pages);
 127 }
 128
 129 static int exynos_drm_gem_handle_create(struct drm_gem_object *obj,
 130                                         struct drm_file *file_priv,
 131                                         unsigned int *handle)
 132 {
 133         int ret;
 134
 135         /*
 136          * allocate a id of idr table where the obj is registered
 137          * and handle has the id what user can see.
 138          */
 139         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, obj, handle);
 140         if (ret)
 141                 return ret;
 142
 143         DRM_DEBUG_KMS("gem handle = 0x%x\n", *handle);
 144
 145         /* drop reference from allocate - handle holds it now. */
 146         drm_gem_object_unreference_unlocked(obj);
 147
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 void exynos_drm_gem_destroy(struct exynos_drm_gem *exynos_gem)
 152 {
 153         struct drm_gem_object *obj = &exynos_gem->base;
 154
 155         DRM_DEBUG_KMS("handle count = %d\n", obj->handle_count);
 156
 157         /*
 158          * do not release memory region from exporter.
 159          *
 160          * the region will be released by exporter
 161          * once dmabuf's refcount becomes 0.
 162          */
 163         if (obj->import_attach)
 164                 drm_prime_gem_destroy(obj, exynos_gem->sgt);
 165         else
 166                 exynos_drm_free_buf(exynos_gem);
 167
 168         /* release file pointer to gem object. */
 169         drm_gem_object_release(obj);
 170
 171         kfree(exynos_gem);
 172 }
 173
 174 unsigned long exynos_drm_gem_get_size(struct drm_device *dev,
 175                                                 unsigned int gem_handle,
 176                                                 struct drm_file *file_priv)
 177 {
 178         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 179         struct drm_gem_object *obj;
 180
 181         obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, gem_handle);
 182         if (!obj) {
 183                 DRM_ERROR("failed to lookup gem object.\n");
 184                 return 0;
 185         }
 186
 187         exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 188
 189         drm_gem_object_unreference_unlocked(obj);
 190
 191         return exynos_gem->size;
 192 }
 193
 194 static struct exynos_drm_gem *exynos_drm_gem_init(struct drm_device *dev,
 195                                                   unsigned long size)
 196 {
 197         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 198         struct drm_gem_object *obj;
 199         int ret;
 200
 201         exynos_gem = kzalloc(sizeof(*exynos_gem), GFP_KERNEL);
 202         if (!exynos_gem)
 203                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 204
 205         exynos_gem->size = size;
 206         obj = &exynos_gem->base;
 207
 208         ret = drm_gem_object_init(dev, obj, size);
 209         if (ret < 0) {
 210                 DRM_ERROR("failed to initialize gem object\n");
 211                 kfree(exynos_gem);
 212                 return ERR_PTR(ret);
 213         }
 214
 215         ret = drm_gem_create_mmap_offset(obj);
 216         if (ret < 0) {
 217                 drm_gem_object_release(obj);
 218                 kfree(exynos_gem);
 219                 return ERR_PTR(ret);
 220         }
 221
 222         DRM_DEBUG_KMS("created file object = %pK\n", obj->filp);
 223
 224         return exynos_gem;
 225 }
 226
 227 struct exynos_drm_gem *exynos_drm_gem_create(struct drm_device *dev,
 228                                              unsigned int flags,
 229                                              unsigned long size)
 230 {
 231         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 232         int ret;
 233
 234         if (flags & ~(EXYNOS_BO_MASK)) {
 235                 DRM_ERROR("invalid GEM buffer flags: %u\n", flags);
 236                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 237         }
 238
 239         if (!size) {
 240                 DRM_ERROR("invalid GEM buffer size: %lu\n", size);
 241                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 242         }
 243
 244         size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 245
 246         exynos_gem = exynos_drm_gem_init(dev, size);
 247         if (IS_ERR(exynos_gem))
 248                 return exynos_gem;
 249
 250         if (!is_drm_iommu_supported(dev) && (flags & EXYNOS_BO_NONCONTIG)) {
 251                 /*
 252                  * when no IOMMU is available, all allocated buffers are
 253                  * contiguous anyway, so drop EXYNOS_BO_NONCONTIG flag
 254                  */
 255                 flags &= ~EXYNOS_BO_NONCONTIG;
 256                 DRM_WARN("Non-contiguous allocation is not supported without IOMMU, falling back to contiguous buffer\n");
 257         }
 258
 259         /* set memory type and cache attribute from user side. */
 260         exynos_gem->flags = flags;
 261
 262         ret = exynos_drm_alloc_buf(exynos_gem);
 263         if (ret < 0) {
 264                 drm_gem_object_release(&exynos_gem->base);
 265                 kfree(exynos_gem);
 266                 return ERR_PTR(ret);
 267         }
 268
 269         return exynos_gem;
 270 }
 271
 272 int exynos_drm_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 273                                 struct drm_file *file_priv)
 274 {
 275         struct drm_exynos_gem_create *args = data;
 276         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 277         int ret;
 278
 279         exynos_gem = exynos_drm_gem_create(dev, args->flags, args->size);
 280         if (IS_ERR(exynos_gem))
 281                 return PTR_ERR(exynos_gem);
 282
 283         ret = exynos_drm_gem_handle_create(&exynos_gem->base, file_priv,
 284                                            &args->handle);
 285         if (ret) {
 286                 exynos_drm_gem_destroy(exynos_gem);
 287                 return ret;
 288         }
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 int exynos_drm_gem_map_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 294                              struct drm_file *file_priv)
 295 {
 296         struct drm_exynos_gem_map *args = data;
 297
 298         return drm_gem_dumb_map_offset(file_priv, dev, args->handle,
 299                                        &args->offset);
 300 }
 301
 302 dma_addr_t *exynos_drm_gem_get_dma_addr(struct drm_device *dev,
 303                                         unsigned int gem_handle,
 304                                         struct drm_file *filp)
 305 {
 306         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 307         struct drm_gem_object *obj;
 308
 309         obj = drm_gem_object_lookup(filp, gem_handle);
 310         if (!obj) {
 311                 DRM_ERROR("failed to lookup gem object.\n");
 312                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 313         }
 314
 315         exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 316
 317         return &exynos_gem->dma_addr;
 318 }
 319
 320 void exynos_drm_gem_put_dma_addr(struct drm_device *dev,
 321                                         unsigned int gem_handle,
 322                                         struct drm_file *filp)
 323 {
 324         struct drm_gem_object *obj;
 325
 326         obj = drm_gem_object_lookup(filp, gem_handle);
 327         if (!obj) {
 328                 DRM_ERROR("failed to lookup gem object.\n");
 329                 return;
 330         }
 331
 332         drm_gem_object_unreference_unlocked(obj);
 333
 334         /*
 335          * decrease obj->refcount one more time because we has already
 336          * increased it at exynos_drm_gem_get_dma_addr().
 337          */
 338         drm_gem_object_unreference_unlocked(obj);
 339 }
 340
 341 static int exynos_drm_gem_mmap_buffer(struct exynos_drm_gem *exynos_gem,
 342                                       struct vm_area_struct *vma)
 343 {
 344         struct drm_device *drm_dev = exynos_gem->base.dev;
 345         unsigned long vm_size;
 346         int ret;
 347
 348         vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 349         vma->vm_pgoff = 0;
 350
 351         vm_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 352
 353         /* check if user-requested size is valid. */
 354         if (vm_size > exynos_gem->size)
 355                 return -EINVAL;
 356
 357         ret = dma_mmap_attrs(to_dma_dev(drm_dev), vma, exynos_gem->cookie,
 358                              exynos_gem->dma_addr, exynos_gem->size,
 359                              exynos_gem->dma_attrs);
 360         if (ret < 0) {
 361                 DRM_ERROR("failed to mmap.\n");
 362                 return ret;
 363         }
 364
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 int exynos_drm_gem_get_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 369                                       struct drm_file *file_priv)
 370 {
 371         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 372         struct drm_exynos_gem_info *args = data;
 373         struct drm_gem_object *obj;
 374
 375         obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, args->handle);
 376         if (!obj) {
 377                 DRM_ERROR("failed to lookup gem object.\n");
 378                 return -EINVAL;
 379         }
 380
 381         exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 382
 383         args->flags = exynos_gem->flags;
 384         args->size = exynos_gem->size;
 385
 386         drm_gem_object_unreference_unlocked(obj);
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 void exynos_drm_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
 392 {
 393         exynos_drm_gem_destroy(to_exynos_gem(obj));
 394 }
 395
 396 int exynos_drm_gem_dumb_create(struct drm_file *file_priv,
 397                                struct drm_device *dev,
 398                                struct drm_mode_create_dumb *args)
 399 {
 400         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 401         unsigned int flags;
 402         int ret;
 403
 404         /*
 405          * allocate memory to be used for framebuffer.
 406          * - this callback would be called by user application
 407          *      with DRM_IOCTL_MODE_CREATE_DUMB command.
 408          */
 409
 410         args->pitch = args->width * ((args->bpp + 7) / 8);
 411         args->size = args->pitch * args->height;
 412
 413         if (is_drm_iommu_supported(dev))
 414                 flags = EXYNOS_BO_NONCONTIG | EXYNOS_BO_WC;
 415         else
 416                 flags = EXYNOS_BO_CONTIG | EXYNOS_BO_WC;
 417
 418         exynos_gem = exynos_drm_gem_create(dev, flags, args->size);
 419         if (IS_ERR(exynos_gem)) {
 420                 dev_warn(dev->dev, "FB allocation failed.\n");
 421                 return PTR_ERR(exynos_gem);
 422         }
 423
 424         ret = exynos_drm_gem_handle_create(&exynos_gem->base, file_priv,
 425                                            &args->handle);
 426         if (ret) {
 427                 exynos_drm_gem_destroy(exynos_gem);
 428                 return ret;
 429         }
 430
 431         return 0;
 432 }
 433
 434 int exynos_drm_gem_fault(struct vm_fault *vmf)
 435 {
 436         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 437         struct drm_gem_object *obj = vma->vm_private_data;
 438         struct exynos_drm_gem *exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 439         unsigned long pfn;
 440         pgoff_t page_offset;
 441         int ret;
 442
 443         page_offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 444
 445         if (page_offset >= (exynos_gem->size >> PAGE_SHIFT)) {
 446                 DRM_ERROR("invalid page offset\n");
 447                 ret = -EINVAL;
 448                 goto out;
 449         }
 450
 451         pfn = page_to_pfn(exynos_gem->pages[page_offset]);
 452         ret = vm_insert_mixed(vma, vmf->address, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
 453
 454 out:
 455         switch (ret) {
 456         case 0:
 457         case -ERESTARTSYS:
 458         case -EINTR:
 459                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 460         case -ENOMEM:
 461                 return VM_FAULT_OOM;
 462         default:
 463                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 464         }
 465 }
 466
 467 static int exynos_drm_gem_mmap_obj(struct drm_gem_object *obj,
 468                                    struct vm_area_struct *vma)
 469 {
 470         struct exynos_drm_gem *exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 471         int ret;
 472
 473         DRM_DEBUG_KMS("flags = 0x%x\n", exynos_gem->flags);
 474
 475         /* non-cachable as default. */
 476         if (exynos_gem->flags & EXYNOS_BO_CACHABLE)
 477                 vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 478         else if (exynos_gem->flags & EXYNOS_BO_WC)
 479                 vma->vm_page_prot =
 480                         pgprot_writecombine(vm_get_page_prot(vma->vm_flags));
 481         else
 482                 vma->vm_page_prot =
 483                         pgprot_noncached(vm_get_page_prot(vma->vm_flags));
 484
 485         ret = exynos_drm_gem_mmap_buffer(exynos_gem, vma);
 486         if (ret)
 487                 goto err_close_vm;
 488
 489         return ret;
 490
 491 err_close_vm:
 492         drm_gem_vm_close(vma);
 493
 494         return ret;
 495 }
 496
 497 int exynos_drm_gem_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
 498 {
 499         struct drm_gem_object *obj;
 500         int ret;
 501
 502         /* set vm_area_struct. */
 503         ret = drm_gem_mmap(filp, vma);
 504         if (ret < 0) {
 505                 DRM_ERROR("failed to mmap.\n");
 506                 return ret;
 507         }
 508
 509         obj = vma->vm_private_data;
 510
 511         if (obj->import_attach)
 512                 return dma_buf_mmap(obj->dma_buf, vma, 0);
 513
 514         return exynos_drm_gem_mmap_obj(obj, vma);
 515 }
 516
 517 /* low-level interface prime helpers */
 518 struct drm_gem_object *exynos_drm_gem_prime_import(struct drm_device *dev,
 519                                             struct dma_buf *dma_buf)
 520 {
 521         return drm_gem_prime_import_dev(dev, dma_buf, to_dma_dev(dev));
 522 }
 523
 524 struct sg_table *exynos_drm_gem_prime_get_sg_table(struct drm_gem_object *obj)
 525 {
 526         struct exynos_drm_gem *exynos_gem = to_exynos_gem(obj);
 527         int npages;
 528
 529         npages = exynos_gem->size >> PAGE_SHIFT;
 530
 531         return drm_prime_pages_to_sg(exynos_gem->pages, npages);
 532 }
 533
 534 struct drm_gem_object *
 535 exynos_drm_gem_prime_import_sg_table(struct drm_device *dev,
 536                                      struct dma_buf_attachment *attach,
 537                                      struct sg_table *sgt)
 538 {
 539         struct exynos_drm_gem *exynos_gem;
 540         int npages;
 541         int ret;
 542
 543         exynos_gem = exynos_drm_gem_init(dev, attach->dmabuf->size);
 544         if (IS_ERR(exynos_gem)) {
 545                 ret = PTR_ERR(exynos_gem);
 546                 return ERR_PTR(ret);
 547         }
 548
 549         exynos_gem->dma_addr = sg_dma_address(sgt->sgl);
 550
 551         npages = exynos_gem->size >> PAGE_SHIFT;
 552         exynos_gem->pages = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 553         if (!exynos_gem->pages) {
 554                 ret = -ENOMEM;
 555                 goto err;
 556         }
 557
 558         ret = drm_prime_sg_to_page_addr_arrays(sgt, exynos_gem->pages, NULL,
 559                                                npages);
 560         if (ret < 0)
 561                 goto err_free_large;
 562
 563         exynos_gem->sgt = sgt;
 564
 565         if (sgt->nents == 1) {
 566                 /* always physically continuous memory if sgt->nents is 1. */
 567                 exynos_gem->flags |= EXYNOS_BO_CONTIG;
 568         } else {
 569                 /*
 570                  * this case could be CONTIG or NONCONTIG type but for now
 571                  * sets NONCONTIG.
 572                  * TODO. we have to find a way that exporter can notify
 573                  * the type of its own buffer to importer.
 574                  */
 575                 exynos_gem->flags |= EXYNOS_BO_NONCONTIG;
 576         }
 577
 578         return &exynos_gem->base;
 579
 580 err_free_large:
 581         kvfree(exynos_gem->pages);
 582 err:
 583         drm_gem_object_release(&exynos_gem->base);
 584         kfree(exynos_gem);
 585         return ERR_PTR(ret);
 586 }
 587
 588 void *exynos_drm_gem_prime_vmap(struct drm_gem_object *obj)
 589 {
 590         return NULL;
 591 }
 592
 593 void exynos_drm_gem_prime_vunmap(struct drm_gem_object *obj, void *vaddr)
 594 {
 595         /* Nothing to do */
 596 }
 597
 598 int exynos_drm_gem_prime_mmap(struct drm_gem_object *obj,
 599                               struct vm_area_struct *vma)
 600 {
 601         int ret;
 602
 603         ret = drm_gem_mmap_obj(obj, obj->size, vma);
 604         if (ret < 0)
 605                 return ret;
 606
 607         return exynos_drm_gem_mmap_obj(obj, vma);
 608 }