drivers/gpu/drm/armada/armada_gem.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Russell King
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8 #include <linux/dma-buf.h>
   9 #include <linux/dma-mapping.h>
  10 #include <linux/shmem_fs.h>
  11 #include "armada_drm.h"
  12 #include "armada_gem.h"
  13 #include <drm/armada_drm.h>
  14 #include "armada_ioctlP.h"
  15
  16 static vm_fault_t armada_gem_vm_fault(struct vm_fault *vmf)
  17 {
  18         struct drm_gem_object *gobj = vmf->vma->vm_private_data;
  19         struct armada_gem_object *obj = drm_to_armada_gem(gobj);
  20         unsigned long pfn = obj->phys_addr >> PAGE_SHIFT;
  21
  22         pfn += (vmf->address - vmf->vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
  23         return vmf_insert_pfn(vmf->vma, vmf->address, pfn);
  24 }
  25
  26 const struct vm_operations_struct armada_gem_vm_ops = {
  27         .fault  = armada_gem_vm_fault,
  28         .open   = drm_gem_vm_open,
  29         .close  = drm_gem_vm_close,
  30 };
  31
  32 static size_t roundup_gem_size(size_t size)
  33 {
  34         return roundup(size, PAGE_SIZE);
  35 }
  36
  37 void armada_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
  38 {
  39         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
  40         struct armada_private *priv = obj->dev->dev_private;
  41
  42         DRM_DEBUG_DRIVER("release obj %p\n", dobj);
  43
  44         drm_gem_free_mmap_offset(&dobj->obj);
  45
  46         might_lock(&priv->linear_lock);
  47
  48         if (dobj->page) {
  49                 /* page backed memory */
  50                 unsigned int order = get_order(dobj->obj.size);
  51                 __free_pages(dobj->page, order);
  52         } else if (dobj->linear) {
  53                 /* linear backed memory */
  54                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
  55                 drm_mm_remove_node(dobj->linear);
  56                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
  57                 kfree(dobj->linear);
  58                 if (dobj->addr)
  59                         iounmap(dobj->addr);
  60         }
  61
  62         if (dobj->obj.import_attach) {
  63                 /* We only ever display imported data */
  64                 if (dobj->sgt)
  65                         dma_buf_unmap_attachment(dobj->obj.import_attach,
  66                                                  dobj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
  67                 drm_prime_gem_destroy(&dobj->obj, NULL);
  68         }
  69
  70         drm_gem_object_release(&dobj->obj);
  71
  72         kfree(dobj);
  73 }
  74
  75 int
  76 armada_gem_linear_back(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *obj)
  77 {
  78         struct armada_private *priv = dev->dev_private;
  79         size_t size = obj->obj.size;
  80
  81         if (obj->page || obj->linear)
  82                 return 0;
  83
  84         /*
  85          * If it is a small allocation (typically cursor, which will
  86          * be 32x64 or 64x32 ARGB pixels) try to get it from the system.
  87          * Framebuffers will never be this small (our minimum size for
  88          * framebuffers is larger than this anyway.)  Such objects are
  89          * only accessed by the CPU so we don't need any special handing
  90          * here.
  91          */
  92         if (size <= 8192) {
  93                 unsigned int order = get_order(size);
  94                 struct page *p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
  95
  96                 if (p) {
  97                         obj->addr = page_address(p);
  98                         obj->phys_addr = page_to_phys(p);
  99                         obj->page = p;
 100
 101                         memset(obj->addr, 0, PAGE_ALIGN(size));
 102                 }
 103         }
 104
 105         /*
 106          * We could grab something from CMA if it's enabled, but that
 107          * involves building in a problem:
 108          *
 109          * CMA's interface uses dma_alloc_coherent(), which provides us
 110          * with an CPU virtual address and a device address.
 111          *
 112          * The CPU virtual address may be either an address in the kernel
 113          * direct mapped region (for example, as it would be on x86) or
 114          * it may be remapped into another part of kernel memory space
 115          * (eg, as it would be on ARM.)  This means virt_to_phys() on the
 116          * returned virtual address is invalid depending on the architecture
 117          * implementation.
 118          *
 119          * The device address may also not be a physical address; it may
 120          * be that there is some kind of remapping between the device and
 121          * system RAM, which makes the use of the device address also
 122          * unsafe to re-use as a physical address.
 123          *
 124          * This makes DRM usage of dma_alloc_coherent() in a generic way
 125          * at best very questionable and unsafe.
 126          */
 127
 128         /* Otherwise, grab it from our linear allocation */
 129         if (!obj->page) {
 130                 struct drm_mm_node *node;
 131                 unsigned align = min_t(unsigned, size, SZ_2M);
 132                 void __iomem *ptr;
 133                 int ret;
 134
 135                 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
 136                 if (!node)
 137                         return -ENOSPC;
 138
 139                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
 140                 ret = drm_mm_insert_node_generic(&priv->linear, node,
 141                                                  size, align, 0, 0);
 142                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 143                 if (ret) {
 144                         kfree(node);
 145                         return ret;
 146                 }
 147
 148                 obj->linear = node;
 149
 150                 /* Ensure that the memory we're returning is cleared. */
 151                 ptr = ioremap_wc(obj->linear->start, size);
 152                 if (!ptr) {
 153                         mutex_lock(&priv->linear_lock);
 154                         drm_mm_remove_node(obj->linear);
 155                         mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 156                         kfree(obj->linear);
 157                         obj->linear = NULL;
 158                         return -ENOMEM;
 159                 }
 160
 161                 memset_io(ptr, 0, size);
 162                 iounmap(ptr);
 163
 164                 obj->phys_addr = obj->linear->start;
 165                 obj->dev_addr = obj->linear->start;
 166                 obj->mapped = true;
 167         }
 168
 169         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p phys %#llx dev %#llx\n", obj,
 170                          (unsigned long long)obj->phys_addr,
 171                          (unsigned long long)obj->dev_addr);
 172
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 void *
 177 armada_gem_map_object(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *dobj)
 178 {
 179         /* only linear objects need to be ioremap'd */
 180         if (!dobj->addr && dobj->linear)
 181                 dobj->addr = ioremap_wc(dobj->phys_addr, dobj->obj.size);
 182         return dobj->addr;
 183 }
 184
 185 struct armada_gem_object *
 186 armada_gem_alloc_private_object(struct drm_device *dev, size_t size)
 187 {
 188         struct armada_gem_object *obj;
 189
 190         size = roundup_gem_size(size);
 191
 192         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 193         if (!obj)
 194                 return NULL;
 195
 196         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->obj, size);
 197
 198         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc private obj %p size %zu\n", obj, size);
 199
 200         return obj;
 201 }
 202
 203 static struct armada_gem_object *armada_gem_alloc_object(struct drm_device *dev,
 204         size_t size)
 205 {
 206         struct armada_gem_object *obj;
 207         struct address_space *mapping;
 208
 209         size = roundup_gem_size(size);
 210
 211         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 212         if (!obj)
 213                 return NULL;
 214
 215         if (drm_gem_object_init(dev, &obj->obj, size)) {
 216                 kfree(obj);
 217                 return NULL;
 218         }
 219
 220         mapping = obj->obj.filp->f_mapping;
 221         mapping_set_gfp_mask(mapping, GFP_HIGHUSER | __GFP_RECLAIMABLE);
 222
 223         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc obj %p size %zu\n", obj, size);
 224
 225         return obj;
 226 }
 227
 228 /* Dumb alloc support */
 229 int armada_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 230         struct drm_mode_create_dumb *args)
 231 {
 232         struct armada_gem_object *dobj;
 233         u32 handle;
 234         size_t size;
 235         int ret;
 236
 237         args->pitch = armada_pitch(args->width, args->bpp);
 238         args->size = size = args->pitch * args->height;
 239
 240         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, size);
 241         if (dobj == NULL)
 242                 return -ENOMEM;
 243
 244         ret = armada_gem_linear_back(dev, dobj);
 245         if (ret)
 246                 goto err;
 247
 248         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 249         if (ret)
 250                 goto err;
 251
 252         args->handle = handle;
 253
 254         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 255         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 256  err:
 257         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 258         return ret;
 259 }
 260
 261 /* Private driver gem ioctls */
 262 int armada_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 263         struct drm_file *file)
 264 {
 265         struct drm_armada_gem_create *args = data;
 266         struct armada_gem_object *dobj;
 267         size_t size;
 268         u32 handle;
 269         int ret;
 270
 271         if (args->size == 0)
 272                 return -ENOMEM;
 273
 274         size = args->size;
 275
 276         dobj = armada_gem_alloc_object(dev, size);
 277         if (dobj == NULL)
 278                 return -ENOMEM;
 279
 280         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 281         if (ret)
 282                 goto err;
 283
 284         args->handle = handle;
 285
 286         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 287         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 288  err:
 289         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 290         return ret;
 291 }
 292
 293 /* Map a shmem-backed object into process memory space */
 294 int armada_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 295         struct drm_file *file)
 296 {
 297         struct drm_armada_gem_mmap *args = data;
 298         struct armada_gem_object *dobj;
 299         unsigned long addr;
 300
 301         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 302         if (dobj == NULL)
 303                 return -ENOENT;
 304
 305         if (!dobj->obj.filp) {
 306                 drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 307                 return -EINVAL;
 308         }
 309
 310         addr = vm_mmap(dobj->obj.filp, 0, args->size, PROT_READ | PROT_WRITE,
 311                        MAP_SHARED, args->offset);
 312         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 313         if (IS_ERR_VALUE(addr))
 314                 return addr;
 315
 316         args->addr = addr;
 317
 318         return 0;
 319 }
 320
 321 int armada_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 322         struct drm_file *file)
 323 {
 324         struct drm_armada_gem_pwrite *args = data;
 325         struct armada_gem_object *dobj;
 326         char __user *ptr;
 327         int ret;
 328
 329         DRM_DEBUG_DRIVER("handle %u off %u size %u ptr 0x%llx\n",
 330                 args->handle, args->offset, args->size, args->ptr);
 331
 332         if (args->size == 0)
 333                 return 0;
 334
 335         ptr = (char __user *)(uintptr_t)args->ptr;
 336
 337         if (!access_ok(VERIFY_READ, ptr, args->size))
 338                 return -EFAULT;
 339
 340         ret = fault_in_pages_readable(ptr, args->size);
 341         if (ret)
 342                 return ret;
 343
 344         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 345         if (dobj == NULL)
 346                 return -ENOENT;
 347
 348         /* Must be a kernel-mapped object */
 349         if (!dobj->addr)
 350                 return -EINVAL;
 351
 352         if (args->offset > dobj->obj.size ||
 353             args->size > dobj->obj.size - args->offset) {
 354                 DRM_ERROR("invalid size: object size %u\n", dobj->obj.size);
 355                 ret = -EINVAL;
 356                 goto unref;
 357         }
 358
 359         if (copy_from_user(dobj->addr + args->offset, ptr, args->size)) {
 360                 ret = -EFAULT;
 361         } else if (dobj->update) {
 362                 dobj->update(dobj->update_data);
 363                 ret = 0;
 364         }
 365
 366  unref:
 367         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
 368         return ret;
 369 }
 370
 371 /* Prime support */
 372 static struct sg_table *
 373 armada_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 374         enum dma_data_direction dir)
 375 {
 376         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 377         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 378         struct scatterlist *sg;
 379         struct sg_table *sgt;
 380         int i, num;
 381
 382         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 383         if (!sgt)
 384                 return NULL;
 385
 386         if (dobj->obj.filp) {
 387                 struct address_space *mapping;
 388                 int count;
 389
 390                 count = dobj->obj.size / PAGE_SIZE;
 391                 if (sg_alloc_table(sgt, count, GFP_KERNEL))
 392                         goto free_sgt;
 393
 394                 mapping = dobj->obj.filp->f_mapping;
 395
 396                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, count, i) {
 397                         struct page *page;
 398
 399                         page = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
 400                         if (IS_ERR(page)) {
 401                                 num = i;
 402                                 goto release;
 403                         }
 404
 405                         sg_set_page(sg, page, PAGE_SIZE, 0);
 406                 }
 407
 408                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0) {
 409                         num = sgt->nents;
 410                         goto release;
 411                 }
 412         } else if (dobj->page) {
 413                 /* Single contiguous page */
 414                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 415                         goto free_sgt;
 416
 417                 sg_set_page(sgt->sgl, dobj->page, dobj->obj.size, 0);
 418
 419                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 420                         goto free_table;
 421         } else if (dobj->linear) {
 422                 /* Single contiguous physical region - no struct page */
 423                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 424                         goto free_sgt;
 425                 sg_dma_address(sgt->sgl) = dobj->dev_addr;
 426                 sg_dma_len(sgt->sgl) = dobj->obj.size;
 427         } else {
 428                 goto free_sgt;
 429         }
 430         return sgt;
 431
 432  release:
 433         for_each_sg(sgt->sgl, sg, num, i)
 434                 put_page(sg_page(sg));
 435  free_table:
 436         sg_free_table(sgt);
 437  free_sgt:
 438         kfree(sgt);
 439         return NULL;
 440 }
 441
 442 static void armada_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 443         struct sg_table *sgt, enum dma_data_direction dir)
 444 {
 445         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 446         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 447         int i;
 448
 449         if (!dobj->linear)
 450                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 451
 452         if (dobj->obj.filp) {
 453                 struct scatterlist *sg;
 454                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, sgt->nents, i)
 455                         put_page(sg_page(sg));
 456         }
 457
 458         sg_free_table(sgt);
 459         kfree(sgt);
 460 }
 461
 462 static void *armada_gem_dmabuf_no_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n)
 463 {
 464         return NULL;
 465 }
 466
 467 static void
 468 armada_gem_dmabuf_no_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n, void *addr)
 469 {
 470 }
 471
 472 static int
 473 armada_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 474 {
 475         return -EINVAL;
 476 }
 477
 478 static const struct dma_buf_ops armada_gem_prime_dmabuf_ops = {
 479         .map_dma_buf    = armada_gem_prime_map_dma_buf,
 480         .unmap_dma_buf  = armada_gem_prime_unmap_dma_buf,
 481         .release        = drm_gem_dmabuf_release,
 482         .map            = armada_gem_dmabuf_no_kmap,
 483         .unmap          = armada_gem_dmabuf_no_kunmap,
 484         .mmap           = armada_gem_dmabuf_mmap,
 485 };
 486
 487 struct dma_buf *
 488 armada_gem_prime_export(struct drm_device *dev, struct drm_gem_object *obj,
 489         int flags)
 490 {
 491         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 492
 493         exp_info.ops = &armada_gem_prime_dmabuf_ops;
 494         exp_info.size = obj->size;
 495         exp_info.flags = O_RDWR;
 496         exp_info.priv = obj;
 497
 498         return drm_gem_dmabuf_export(dev, &exp_info);
 499 }
 500
 501 struct drm_gem_object *
 502 armada_gem_prime_import(struct drm_device *dev, struct dma_buf *buf)
 503 {
 504         struct dma_buf_attachment *attach;
 505         struct armada_gem_object *dobj;
 506
 507         if (buf->ops == &armada_gem_prime_dmabuf_ops) {
 508                 struct drm_gem_object *obj = buf->priv;
 509                 if (obj->dev == dev) {
 510                         /*
 511                          * Importing our own dmabuf(s) increases the
 512                          * refcount on the gem object itself.
 513                          */
 514                         drm_gem_object_get(obj);
 515                         return obj;
 516                 }
 517         }
 518
 519         attach = dma_buf_attach(buf, dev->dev);
 520         if (IS_ERR(attach))
 521                 return ERR_CAST(attach);
 522
 523         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, buf->size);
 524         if (!dobj) {
 525                 dma_buf_detach(buf, attach);
 526                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 527         }
 528
 529         dobj->obj.import_attach = attach;
 530         get_dma_buf(buf);
 531
 532         /*
 533          * Don't call dma_buf_map_attachment() here - it maps the
 534          * scatterlist immediately for DMA, and this is not always
 535          * an appropriate thing to do.
 536          */
 537         return &dobj->obj;
 538 }
 539
 540 int armada_gem_map_import(struct armada_gem_object *dobj)
 541 {
 542         int ret;
 543
 544         dobj->sgt = dma_buf_map_attachment(dobj->obj.import_attach,
 545                                            DMA_TO_DEVICE);
 546         if (IS_ERR(dobj->sgt)) {
 547                 ret = PTR_ERR(dobj->sgt);
 548                 dobj->sgt = NULL;
 549                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() error: %d\n", ret);
 550                 return ret;
 551         }
 552         if (dobj->sgt->nents > 1) {
 553                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned an (unsupported) scattered list\n");
 554                 return -EINVAL;
 555         }
 556         if (sg_dma_len(dobj->sgt->sgl) < dobj->obj.size) {
 557                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned a small buffer\n");
 558                 return -EINVAL;
 559         }
 560         dobj->dev_addr = sg_dma_address(dobj->sgt->sgl);
 561         dobj->mapped = true;
 562         return 0;
 563 }