drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_drm_gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) Fuzhou Rockchip Electronics Co.Ltd
   4  * Author:Mark Yao <[email protected]>
   5  */
   6
   7 #include <linux/dma-buf.h>
   8 #include <linux/iommu.h>
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10
  11 #include <drm/drm.h>
  12 #include <drm/drm_gem.h>
  13 #include <drm/drm_gem_cma_helper.h>
  14 #include <drm/drm_prime.h>
  15 #include <drm/drm_vma_manager.h>
  16
  17 #include "rockchip_drm_drv.h"
  18 #include "rockchip_drm_gem.h"
  19
  20 static int rockchip_gem_iommu_map(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  21 {
  22         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  23         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  24         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  25         ssize_t ret;
  26
  27         mutex_lock(&private->mm_lock);
  28         ret = drm_mm_insert_node_generic(&private->mm, &rk_obj->mm,
  29                                          rk_obj->base.size, PAGE_SIZE,
  30                                          0, 0);
  31         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  32
  33         if (ret < 0) {
  34                 DRM_ERROR("out of I/O virtual memory: %zd\n", ret);
  35                 return ret;
  36         }
  37
  38         rk_obj->dma_addr = rk_obj->mm.start;
  39
  40         ret = iommu_map_sgtable(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->sgt,
  41                                 prot);
  42         if (ret < rk_obj->base.size) {
  43                 DRM_ERROR("failed to map buffer: size=%zd request_size=%zd\n",
  44                           ret, rk_obj->base.size);
  45                 ret = -ENOMEM;
  46                 goto err_remove_node;
  47         }
  48
  49         rk_obj->size = ret;
  50
  51         return 0;
  52
  53 err_remove_node:
  54         mutex_lock(&private->mm_lock);
  55         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  56         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  57
  58         return ret;
  59 }
  60
  61 static int rockchip_gem_iommu_unmap(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  62 {
  63         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  64         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  65
  66         iommu_unmap(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->size);
  67
  68         mutex_lock(&private->mm_lock);
  69
  70         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  71
  72         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  73
  74         return 0;
  75 }
  76
  77 static int rockchip_gem_get_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  78 {
  79         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  80         int ret, i;
  81         struct scatterlist *s;
  82
  83         rk_obj->pages = drm_gem_get_pages(&rk_obj->base);
  84         if (IS_ERR(rk_obj->pages))
  85                 return PTR_ERR(rk_obj->pages);
  86
  87         rk_obj->num_pages = rk_obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
  88
  89         rk_obj->sgt = drm_prime_pages_to_sg(rk_obj->base.dev,
  90                                             rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
  91         if (IS_ERR(rk_obj->sgt)) {
  92                 ret = PTR_ERR(rk_obj->sgt);
  93                 goto err_put_pages;
  94         }
  95
  96         /*
  97          * Fake up the SG table so that dma_sync_sg_for_device() can be used
  98          * to flush the pages associated with it.
  99          *
 100          * TODO: Replace this by drm_clflush_sg() once it can be implemented
 101          * without relying on symbols that are not exported.
 102          */
 103         for_each_sgtable_sg(rk_obj->sgt, s, i)
 104                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 105
 106         dma_sync_sgtable_for_device(drm->dev, rk_obj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 107
 108         return 0;
 109
 110 err_put_pages:
 111         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, false, false);
 112         return ret;
 113 }
 114
 115 static void rockchip_gem_put_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 116 {
 117         sg_free_table(rk_obj->sgt);
 118         kfree(rk_obj->sgt);
 119         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, true, true);
 120 }
 121
 122 static int rockchip_gem_alloc_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 123                                     bool alloc_kmap)
 124 {
 125         int ret;
 126
 127         ret = rockchip_gem_get_pages(rk_obj);
 128         if (ret < 0)
 129                 return ret;
 130
 131         ret = rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 132         if (ret < 0)
 133                 goto err_free;
 134
 135         if (alloc_kmap) {
 136                 rk_obj->kvaddr = vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 137                                       pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 138                 if (!rk_obj->kvaddr) {
 139                         DRM_ERROR("failed to vmap() buffer\n");
 140                         ret = -ENOMEM;
 141                         goto err_unmap;
 142                 }
 143         }
 144
 145         return 0;
 146
 147 err_unmap:
 148         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 149 err_free:
 150         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 151
 152         return ret;
 153 }
 154
 155 static int rockchip_gem_alloc_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 156                                   bool alloc_kmap)
 157 {
 158         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 159         struct drm_device *drm = obj->dev;
 160
 161         rk_obj->dma_attrs = DMA_ATTR_WRITE_COMBINE;
 162
 163         if (!alloc_kmap)
 164                 rk_obj->dma_attrs |= DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING;
 165
 166         rk_obj->kvaddr = dma_alloc_attrs(drm->dev, obj->size,
 167                                          &rk_obj->dma_addr, GFP_KERNEL,
 168                                          rk_obj->dma_attrs);
 169         if (!rk_obj->kvaddr) {
 170                 DRM_ERROR("failed to allocate %zu byte dma buffer", obj->size);
 171                 return -ENOMEM;
 172         }
 173
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 static int rockchip_gem_alloc_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 178                                   bool alloc_kmap)
 179 {
 180         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 181         struct drm_device *drm = obj->dev;
 182         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 183
 184         if (private->domain)
 185                 return rockchip_gem_alloc_iommu(rk_obj, alloc_kmap);
 186         else
 187                 return rockchip_gem_alloc_dma(rk_obj, alloc_kmap);
 188 }
 189
 190 static void rockchip_gem_free_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 191 {
 192         vunmap(rk_obj->kvaddr);
 193         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 194         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 195 }
 196
 197 static void rockchip_gem_free_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 198 {
 199         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 200         struct drm_device *drm = obj->dev;
 201
 202         dma_free_attrs(drm->dev, obj->size, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 203                        rk_obj->dma_attrs);
 204 }
 205
 206 static void rockchip_gem_free_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 207 {
 208         if (rk_obj->pages)
 209                 rockchip_gem_free_iommu(rk_obj);
 210         else
 211                 rockchip_gem_free_dma(rk_obj);
 212 }
 213
 214 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(struct drm_gem_object *obj,
 215                                               struct vm_area_struct *vma)
 216 {
 217         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 218         unsigned int count = obj->size >> PAGE_SHIFT;
 219         unsigned long user_count = vma_pages(vma);
 220
 221         if (user_count == 0)
 222                 return -ENXIO;
 223
 224         return vm_map_pages(vma, rk_obj->pages, count);
 225 }
 226
 227 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(struct drm_gem_object *obj,
 228                                             struct vm_area_struct *vma)
 229 {
 230         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 231         struct drm_device *drm = obj->dev;
 232
 233         return dma_mmap_attrs(drm->dev, vma, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 234                               obj->size, rk_obj->dma_attrs);
 235 }
 236
 237 static int rockchip_drm_gem_object_mmap(struct drm_gem_object *obj,
 238                                         struct vm_area_struct *vma)
 239 {
 240         int ret;
 241         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 242
 243         /*
 244          * Set vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM) to 0 and map the
 245          * whole buffer from the start.
 246          */
 247         vma->vm_pgoff = 0;
 248
 249         /*
 250          * We allocated a struct page table for rk_obj, so clear
 251          * VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap_obj()/drm_gem_mmap().
 252          */
 253         vma->vm_flags |= VM_IO | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
 254         vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 255
 256         vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vm_get_page_prot(vma->vm_flags));
 257         vma->vm_page_prot = pgprot_decrypted(vma->vm_page_prot);
 258
 259         if (rk_obj->pages)
 260                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(obj, vma);
 261         else
 262                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(obj, vma);
 263
 264         if (ret)
 265                 drm_gem_vm_close(vma);
 266
 267         return ret;
 268 }
 269
 270 static void rockchip_gem_release_object(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 271 {
 272         drm_gem_object_release(&rk_obj->base);
 273         kfree(rk_obj);
 274 }
 275
 276 static const struct drm_gem_object_funcs rockchip_gem_object_funcs = {
 277         .free = rockchip_gem_free_object,
 278         .get_sg_table = rockchip_gem_prime_get_sg_table,
 279         .vmap = rockchip_gem_prime_vmap,
 280         .vunmap = rockchip_gem_prime_vunmap,
 281         .mmap = rockchip_drm_gem_object_mmap,
 282         .vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops,
 283 };
 284
 285 static struct rockchip_gem_object *
 286         rockchip_gem_alloc_object(struct drm_device *drm, unsigned int size)
 287 {
 288         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 289         struct drm_gem_object *obj;
 290
 291         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 292
 293         rk_obj = kzalloc(sizeof(*rk_obj), GFP_KERNEL);
 294         if (!rk_obj)
 295                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 296
 297         obj = &rk_obj->base;
 298
 299         obj->funcs = &rockchip_gem_object_funcs;
 300
 301         drm_gem_object_init(drm, obj, size);
 302
 303         return rk_obj;
 304 }
 305
 306 struct rockchip_gem_object *
 307 rockchip_gem_create_object(struct drm_device *drm, unsigned int size,
 308                            bool alloc_kmap)
 309 {
 310         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 311         int ret;
 312
 313         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, size);
 314         if (IS_ERR(rk_obj))
 315                 return rk_obj;
 316
 317         ret = rockchip_gem_alloc_buf(rk_obj, alloc_kmap);
 318         if (ret)
 319                 goto err_free_rk_obj;
 320
 321         return rk_obj;
 322
 323 err_free_rk_obj:
 324         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 325         return ERR_PTR(ret);
 326 }
 327
 328 /*
 329  * rockchip_gem_free_object - (struct drm_gem_object_funcs)->free
 330  * callback function
 331  */
 332 void rockchip_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
 333 {
 334         struct drm_device *drm = obj->dev;
 335         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 336         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 337
 338         if (obj->import_attach) {
 339                 if (private->domain) {
 340                         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 341                 } else {
 342                         dma_unmap_sgtable(drm->dev, rk_obj->sgt,
 343                                           DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 344                 }
 345                 drm_prime_gem_destroy(obj, rk_obj->sgt);
 346         } else {
 347                 rockchip_gem_free_buf(rk_obj);
 348         }
 349
 350         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 351 }
 352
 353 /*
 354  * rockchip_gem_create_with_handle - allocate an object with the given
 355  * size and create a gem handle on it
 356  *
 357  * returns a struct rockchip_gem_object* on success or ERR_PTR values
 358  * on failure.
 359  */
 360 static struct rockchip_gem_object *
 361 rockchip_gem_create_with_handle(struct drm_file *file_priv,
 362                                 struct drm_device *drm, unsigned int size,
 363                                 unsigned int *handle)
 364 {
 365         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 366         struct drm_gem_object *obj;
 367         int ret;
 368
 369         rk_obj = rockchip_gem_create_object(drm, size, false);
 370         if (IS_ERR(rk_obj))
 371                 return ERR_CAST(rk_obj);
 372
 373         obj = &rk_obj->base;
 374
 375         /*
 376          * allocate a id of idr table where the obj is registered
 377          * and handle has the id what user can see.
 378          */
 379         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, obj, handle);
 380         if (ret)
 381                 goto err_handle_create;
 382
 383         /* drop reference from allocate - handle holds it now. */
 384         drm_gem_object_put(obj);
 385
 386         return rk_obj;
 387
 388 err_handle_create:
 389         rockchip_gem_free_object(obj);
 390
 391         return ERR_PTR(ret);
 392 }
 393
 394 /*
 395  * rockchip_gem_dumb_create - (struct drm_driver)->dumb_create callback
 396  * function
 397  *
 398  * This aligns the pitch and size arguments to the minimum required. wrap
 399  * this into your own function if you need bigger alignment.
 400  */
 401 int rockchip_gem_dumb_create(struct drm_file *file_priv,
 402                              struct drm_device *dev,
 403                              struct drm_mode_create_dumb *args)
 404 {
 405         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 406         int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 407
 408         /*
 409          * align to 64 bytes since Mali requires it.
 410          */
 411         args->pitch = ALIGN(min_pitch, 64);
 412         args->size = args->pitch * args->height;
 413
 414         rk_obj = rockchip_gem_create_with_handle(file_priv, dev, args->size,
 415                                                  &args->handle);
 416
 417         return PTR_ERR_OR_ZERO(rk_obj);
 418 }
 419
 420 /*
 421  * Allocate a sg_table for this GEM object.
 422  * Note: Both the table's contents, and the sg_table itself must be freed by
 423  *       the caller.
 424  * Returns a pointer to the newly allocated sg_table, or an ERR_PTR() error.
 425  */
 426 struct sg_table *rockchip_gem_prime_get_sg_table(struct drm_gem_object *obj)
 427 {
 428         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 429         struct drm_device *drm = obj->dev;
 430         struct sg_table *sgt;
 431         int ret;
 432
 433         if (rk_obj->pages)
 434                 return drm_prime_pages_to_sg(obj->dev, rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
 435
 436         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 437         if (!sgt)
 438                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 439
 440         ret = dma_get_sgtable_attrs(drm->dev, sgt, rk_obj->kvaddr,
 441                                     rk_obj->dma_addr, obj->size,
 442                                     rk_obj->dma_attrs);
 443         if (ret) {
 444                 DRM_ERROR("failed to allocate sgt, %d\n", ret);
 445                 kfree(sgt);
 446                 return ERR_PTR(ret);
 447         }
 448
 449         return sgt;
 450 }
 451
 452 static int
 453 rockchip_gem_iommu_map_sg(struct drm_device *drm,
 454                           struct dma_buf_attachment *attach,
 455                           struct sg_table *sg,
 456                           struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 457 {
 458         rk_obj->sgt = sg;
 459         return rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 460 }
 461
 462 static int
 463 rockchip_gem_dma_map_sg(struct drm_device *drm,
 464                         struct dma_buf_attachment *attach,
 465                         struct sg_table *sg,
 466                         struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 467 {
 468         int err = dma_map_sgtable(drm->dev, sg, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 469         if (err)
 470                 return err;
 471
 472         if (drm_prime_get_contiguous_size(sg) < attach->dmabuf->size) {
 473                 DRM_ERROR("failed to map sg_table to contiguous linear address.\n");
 474                 dma_unmap_sgtable(drm->dev, sg, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 475                 return -EINVAL;
 476         }
 477
 478         rk_obj->dma_addr = sg_dma_address(sg->sgl);
 479         rk_obj->sgt = sg;
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 struct drm_gem_object *
 484 rockchip_gem_prime_import_sg_table(struct drm_device *drm,
 485                                    struct dma_buf_attachment *attach,
 486                                    struct sg_table *sg)
 487 {
 488         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 489         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 490         int ret;
 491
 492         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, attach->dmabuf->size);
 493         if (IS_ERR(rk_obj))
 494                 return ERR_CAST(rk_obj);
 495
 496         if (private->domain)
 497                 ret = rockchip_gem_iommu_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 498         else
 499                 ret = rockchip_gem_dma_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 500
 501         if (ret < 0) {
 502                 DRM_ERROR("failed to import sg table: %d\n", ret);
 503                 goto err_free_rk_obj;
 504         }
 505
 506         return &rk_obj->base;
 507
 508 err_free_rk_obj:
 509         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 510         return ERR_PTR(ret);
 511 }
 512
 513 int rockchip_gem_prime_vmap(struct drm_gem_object *obj, struct iosys_map *map)
 514 {
 515         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 516
 517         if (rk_obj->pages) {
 518                 void *vaddr = vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 519                                   pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 520                 if (!vaddr)
 521                         return -ENOMEM;
 522                 iosys_map_set_vaddr(map, vaddr);
 523                 return 0;
 524         }
 525
 526         if (rk_obj->dma_attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
 527                 return -ENOMEM;
 528         iosys_map_set_vaddr(map, rk_obj->kvaddr);
 529
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 void rockchip_gem_prime_vunmap(struct drm_gem_object *obj,
 534                                struct iosys_map *map)
 535 {
 536         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 537
 538         if (rk_obj->pages) {
 539                 vunmap(map->vaddr);
 540                 return;
 541         }
 542
 543         /* Nothing to do if allocated by DMA mapping API. */
 544 }