drivers/infiniband/core/umem.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2005 Topspin Communications.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2005 Cisco Systems.  All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 2005 Mellanox Technologies. All rights reserved.
   5  *
   6  * This software is available to you under a choice of one of two
   7  * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
   8  * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
   9  * COPYING in the main directory of this source tree, or the
  10  * OpenIB.org BSD license below:
  11  *
  12  *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
  13  *     without modification, are permitted provided that the following
  14  *     conditions are met:
  15  *
  16  *      - Redistributions of source code must retain the above
  17  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  18  *        disclaimer.
  19  *
  20  *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
  21  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  22  *        disclaimer in the documentation and/or other materials
  23  *        provided with the distribution.
  24  *
  25  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  26  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  27  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  28  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
  29  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
  30  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  31  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  32  * SOFTWARE.
  33  */
  34
  35 #include <linux/mm.h>
  36 #include <linux/dma-mapping.h>
  37 #include <linux/sched/signal.h>
  38 #include <linux/sched/mm.h>
  39 #include <linux/export.h>
  40 #include <linux/slab.h>
  41 #include <linux/pagemap.h>
  42 #include <rdma/ib_umem_odp.h>
  43
  44 #include "uverbs.h"
  45
  46 static void __ib_umem_release(struct ib_device *dev, struct ib_umem *umem, int dirty)
  47 {
  48         struct sg_page_iter sg_iter;
  49         struct page *page;
  50
  51         if (umem->nmap > 0)
  52                 ib_dma_unmap_sg(dev, umem->sg_head.sgl, umem->sg_nents,
  53                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
  54
  55         for_each_sg_page(umem->sg_head.sgl, &sg_iter, umem->sg_nents, 0) {
  56                 page = sg_page_iter_page(&sg_iter);
  57                 if (!PageDirty(page) && umem->writable && dirty)
  58                         set_page_dirty_lock(page);
  59                 put_page(page);
  60         }
  61
  62         sg_free_table(&umem->sg_head);
  63 }
  64
  65 /* ib_umem_add_sg_table - Add N contiguous pages to scatter table
  66  *
  67  * sg: current scatterlist entry
  68  * page_list: array of npage struct page pointers
  69  * npages: number of pages in page_list
  70  * max_seg_sz: maximum segment size in bytes
  71  * nents: [out] number of entries in the scatterlist
  72  *
  73  * Return new end of scatterlist
  74  */
  75 static struct scatterlist *ib_umem_add_sg_table(struct scatterlist *sg,
  76                                                 struct page **page_list,
  77                                                 unsigned long npages,
  78                                                 unsigned int max_seg_sz,
  79                                                 int *nents)
  80 {
  81         unsigned long first_pfn;
  82         unsigned long i = 0;
  83         bool update_cur_sg = false;
  84         bool first = !sg_page(sg);
  85
  86         /* Check if new page_list is contiguous with end of previous page_list.
  87          * sg->length here is a multiple of PAGE_SIZE and sg->offset is 0.
  88          */
  89         if (!first && (page_to_pfn(sg_page(sg)) + (sg->length >> PAGE_SHIFT) ==
  90                        page_to_pfn(page_list[0])))
  91                 update_cur_sg = true;
  92
  93         while (i != npages) {
  94                 unsigned long len;
  95                 struct page *first_page = page_list[i];
  96
  97                 first_pfn = page_to_pfn(first_page);
  98
  99                 /* Compute the number of contiguous pages we have starting
 100                  * at i
 101                  */
 102                 for (len = 0; i != npages &&
 103                               first_pfn + len == page_to_pfn(page_list[i]) &&
 104                               len < (max_seg_sz >> PAGE_SHIFT);
 105                      len++)
 106                         i++;
 107
 108                 /* Squash N contiguous pages from page_list into current sge */
 109                 if (update_cur_sg) {
 110                         if ((max_seg_sz - sg->length) >= (len << PAGE_SHIFT)) {
 111                                 sg_set_page(sg, sg_page(sg),
 112                                             sg->length + (len << PAGE_SHIFT),
 113                                             0);
 114                                 update_cur_sg = false;
 115                                 continue;
 116                         }
 117                         update_cur_sg = false;
 118                 }
 119
 120                 /* Squash N contiguous pages into next sge or first sge */
 121                 if (!first)
 122                         sg = sg_next(sg);
 123
 124                 (*nents)++;
 125                 sg_set_page(sg, first_page, len << PAGE_SHIFT, 0);
 126                 first = false;
 127         }
 128
 129         return sg;
 130 }
 131
 132 /**
 133  * ib_umem_find_best_pgsz - Find best HW page size to use for this MR
 134  *
 135  * @umem: umem struct
 136  * @pgsz_bitmap: bitmap of HW supported page sizes
 137  * @virt: IOVA
 138  *
 139  * This helper is intended for HW that support multiple page
 140  * sizes but can do only a single page size in an MR.
 141  *
 142  * Returns 0 if the umem requires page sizes not supported by
 143  * the driver to be mapped. Drivers always supporting PAGE_SIZE
 144  * or smaller will never see a 0 result.
 145  */
 146 unsigned long ib_umem_find_best_pgsz(struct ib_umem *umem,
 147                                      unsigned long pgsz_bitmap,
 148                                      unsigned long virt)
 149 {
 150         struct scatterlist *sg;
 151         unsigned int best_pg_bit;
 152         unsigned long va, pgoff;
 153         dma_addr_t mask;
 154         int i;
 155
 156         /* At minimum, drivers must support PAGE_SIZE or smaller */
 157         if (WARN_ON(!(pgsz_bitmap & GENMASK(PAGE_SHIFT, 0))))
 158                 return 0;
 159
 160         va = virt;
 161         /* max page size not to exceed MR length */
 162         mask = roundup_pow_of_two(umem->length);
 163         /* offset into first SGL */
 164         pgoff = umem->address & ~PAGE_MASK;
 165
 166         for_each_sg(umem->sg_head.sgl, sg, umem->nmap, i) {
 167                 /* Walk SGL and reduce max page size if VA/PA bits differ
 168                  * for any address.
 169                  */
 170                 mask |= (sg_dma_address(sg) + pgoff) ^ va;
 171                 if (i && i != (umem->nmap - 1))
 172                         /* restrict by length as well for interior SGEs */
 173                         mask |= sg_dma_len(sg);
 174                 va += sg_dma_len(sg) - pgoff;
 175                 pgoff = 0;
 176         }
 177         best_pg_bit = rdma_find_pg_bit(mask, pgsz_bitmap);
 178
 179         return BIT_ULL(best_pg_bit);
 180 }
 181 EXPORT_SYMBOL(ib_umem_find_best_pgsz);
 182
 183 /**
 184  * ib_umem_get - Pin and DMA map userspace memory.
 185  *
 186  * If access flags indicate ODP memory, avoid pinning. Instead, stores
 187  * the mm for future page fault handling in conjunction with MMU notifiers.
 188  *
 189  * @udata: userspace context to pin memory for
 190  * @addr: userspace virtual address to start at
 191  * @size: length of region to pin
 192  * @access: IB_ACCESS_xxx flags for memory being pinned
 193  * @dmasync: flush in-flight DMA when the memory region is written
 194  */
 195 struct ib_umem *ib_umem_get(struct ib_udata *udata, unsigned long addr,
 196                             size_t size, int access, int dmasync)
 197 {
 198         struct ib_ucontext *context;
 199         struct ib_umem *umem;
 200         struct page **page_list;
 201         unsigned long lock_limit;
 202         unsigned long new_pinned;
 203         unsigned long cur_base;
 204         struct mm_struct *mm;
 205         unsigned long npages;
 206         int ret;
 207         unsigned long dma_attrs = 0;
 208         struct scatterlist *sg;
 209         unsigned int gup_flags = FOLL_WRITE;
 210
 211         if (!udata)
 212                 return ERR_PTR(-EIO);
 213
 214         context = container_of(udata, struct uverbs_attr_bundle, driver_udata)
 215                           ->context;
 216         if (!context)
 217                 return ERR_PTR(-EIO);
 218
 219         if (dmasync)
 220                 dma_attrs |= DMA_ATTR_WRITE_BARRIER;
 221
 222         /*
 223          * If the combination of the addr and size requested for this memory
 224          * region causes an integer overflow, return error.
 225          */
 226         if (((addr + size) < addr) ||
 227             PAGE_ALIGN(addr + size) < (addr + size))
 228                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 229
 230         if (!can_do_mlock())
 231                 return ERR_PTR(-EPERM);
 232
 233         if (access & IB_ACCESS_ON_DEMAND) {
 234                 umem = kzalloc(sizeof(struct ib_umem_odp), GFP_KERNEL);
 235                 if (!umem)
 236                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 237                 umem->is_odp = 1;
 238         } else {
 239                 umem = kzalloc(sizeof(*umem), GFP_KERNEL);
 240                 if (!umem)
 241                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 242         }
 243
 244         umem->context    = context;
 245         umem->length     = size;
 246         umem->address    = addr;
 247         umem->page_shift = PAGE_SHIFT;
 248         umem->writable   = ib_access_writable(access);
 249         umem->owning_mm = mm = current->mm;
 250         mmgrab(mm);
 251
 252         if (access & IB_ACCESS_ON_DEMAND) {
 253                 if (WARN_ON_ONCE(!context->invalidate_range)) {
 254                         ret = -EINVAL;
 255                         goto umem_kfree;
 256                 }
 257
 258                 ret = ib_umem_odp_get(to_ib_umem_odp(umem), access);
 259                 if (ret)
 260                         goto umem_kfree;
 261                 return umem;
 262         }
 263
 264         page_list = (struct page **) __get_free_page(GFP_KERNEL);
 265         if (!page_list) {
 266                 ret = -ENOMEM;
 267                 goto umem_kfree;
 268         }
 269
 270         npages = ib_umem_num_pages(umem);
 271         if (npages == 0 || npages > UINT_MAX) {
 272                 ret = -EINVAL;
 273                 goto out;
 274         }
 275
 276         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 277
 278         new_pinned = atomic64_add_return(npages, &mm->pinned_vm);
 279         if (new_pinned > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK)) {
 280                 atomic64_sub(npages, &mm->pinned_vm);
 281                 ret = -ENOMEM;
 282                 goto out;
 283         }
 284
 285         cur_base = addr & PAGE_MASK;
 286
 287         ret = sg_alloc_table(&umem->sg_head, npages, GFP_KERNEL);
 288         if (ret)
 289                 goto vma;
 290
 291         if (!umem->writable)
 292                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
 293
 294         sg = umem->sg_head.sgl;
 295
 296         while (npages) {
 297                 down_read(&mm->mmap_sem);
 298                 ret = get_user_pages(cur_base,
 299                                      min_t(unsigned long, npages,
 300                                            PAGE_SIZE / sizeof (struct page *)),
 301                                      gup_flags | FOLL_LONGTERM,
 302                                      page_list, NULL);
 303                 if (ret < 0) {
 304                         up_read(&mm->mmap_sem);
 305                         goto umem_release;
 306                 }
 307
 308                 cur_base += ret * PAGE_SIZE;
 309                 npages   -= ret;
 310
 311                 sg = ib_umem_add_sg_table(sg, page_list, ret,
 312                         dma_get_max_seg_size(context->device->dma_device),
 313                         &umem->sg_nents);
 314
 315                 up_read(&mm->mmap_sem);
 316         }
 317
 318         sg_mark_end(sg);
 319
 320         umem->nmap = ib_dma_map_sg_attrs(context->device,
 321                                   umem->sg_head.sgl,
 322                                   umem->sg_nents,
 323                                   DMA_BIDIRECTIONAL,
 324                                   dma_attrs);
 325
 326         if (!umem->nmap) {
 327                 ret = -ENOMEM;
 328                 goto umem_release;
 329         }
 330
 331         ret = 0;
 332         goto out;
 333
 334 umem_release:
 335         __ib_umem_release(context->device, umem, 0);
 336 vma:
 337         atomic64_sub(ib_umem_num_pages(umem), &mm->pinned_vm);
 338 out:
 339         free_page((unsigned long) page_list);
 340 umem_kfree:
 341         if (ret) {
 342                 mmdrop(umem->owning_mm);
 343                 kfree(umem);
 344         }
 345         return ret ? ERR_PTR(ret) : umem;
 346 }
 347 EXPORT_SYMBOL(ib_umem_get);
 348
 349 static void __ib_umem_release_tail(struct ib_umem *umem)
 350 {
 351         mmdrop(umem->owning_mm);
 352         if (umem->is_odp)
 353                 kfree(to_ib_umem_odp(umem));
 354         else
 355                 kfree(umem);
 356 }
 357
 358 /**
 359  * ib_umem_release - release memory pinned with ib_umem_get
 360  * @umem: umem struct to release
 361  */
 362 void ib_umem_release(struct ib_umem *umem)
 363 {
 364         if (umem->is_odp) {
 365                 ib_umem_odp_release(to_ib_umem_odp(umem));
 366                 __ib_umem_release_tail(umem);
 367                 return;
 368         }
 369
 370         __ib_umem_release(umem->context->device, umem, 1);
 371
 372         atomic64_sub(ib_umem_num_pages(umem), &umem->owning_mm->pinned_vm);
 373         __ib_umem_release_tail(umem);
 374 }
 375 EXPORT_SYMBOL(ib_umem_release);
 376
 377 int ib_umem_page_count(struct ib_umem *umem)
 378 {
 379         int i;
 380         int n;
 381         struct scatterlist *sg;
 382
 383         if (umem->is_odp)
 384                 return ib_umem_num_pages(umem);
 385
 386         n = 0;
 387         for_each_sg(umem->sg_head.sgl, sg, umem->nmap, i)
 388                 n += sg_dma_len(sg) >> umem->page_shift;
 389
 390         return n;
 391 }
 392 EXPORT_SYMBOL(ib_umem_page_count);
 393
 394 /*
 395  * Copy from the given ib_umem's pages to the given buffer.
 396  *
 397  * umem - the umem to copy from
 398  * offset - offset to start copying from
 399  * dst - destination buffer
 400  * length - buffer length
 401  *
 402  * Returns 0 on success, or an error code.
 403  */
 404 int ib_umem_copy_from(void *dst, struct ib_umem *umem, size_t offset,
 405                       size_t length)
 406 {
 407         size_t end = offset + length;
 408         int ret;
 409
 410         if (offset > umem->length || length > umem->length - offset) {
 411                 pr_err("ib_umem_copy_from not in range. offset: %zd umem length: %zd end: %zd\n",
 412                        offset, umem->length, end);
 413                 return -EINVAL;
 414         }
 415
 416         ret = sg_pcopy_to_buffer(umem->sg_head.sgl, umem->sg_nents, dst, length,
 417                                  offset + ib_umem_offset(umem));
 418
 419         if (ret < 0)
 420                 return ret;
 421         else if (ret != length)
 422                 return -EINVAL;
 423         else
 424                 return 0;
 425 }
 426 EXPORT_SYMBOL(ib_umem_copy_from);