drivers/gpu/drm/tegra/gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
   6  * Copyright (C) 2013-2015 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
   7  *
   8  * Based on the GEM/CMA helpers
   9  *
  10  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
  11  */
  12
  13 #include <linux/dma-buf.h>
  14 #include <linux/iommu.h>
  15
  16 #include <drm/drm_drv.h>
  17 #include <drm/drm_prime.h>
  18 #include <drm/tegra_drm.h>
  19
  20 #include "drm.h"
  21 #include "gem.h"
  22
  23 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
  24 {
  25         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  26
  27         drm_gem_object_put(&obj->gem);
  28 }
  29
  30 /* XXX move this into lib/scatterlist.c? */
  31 static int sg_alloc_table_from_sg(struct sg_table *sgt, struct scatterlist *sg,
  32                                   unsigned int nents, gfp_t gfp_mask)
  33 {
  34         struct scatterlist *dst;
  35         unsigned int i;
  36         int err;
  37
  38         err = sg_alloc_table(sgt, nents, gfp_mask);
  39         if (err < 0)
  40                 return err;
  41
  42         dst = sgt->sgl;
  43
  44         for (i = 0; i < nents; i++) {
  45                 sg_set_page(dst, sg_page(sg), sg->length, 0);
  46                 dst = sg_next(dst);
  47                 sg = sg_next(sg);
  48         }
  49
  50         return 0;
  51 }
  52
  53 static struct sg_table *tegra_bo_pin(struct device *dev, struct host1x_bo *bo,
  54                                      dma_addr_t *phys)
  55 {
  56         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  57         struct sg_table *sgt;
  58         int err;
  59
  60         /*
  61          * If we've manually mapped the buffer object through the IOMMU, make
  62          * sure to return the IOVA address of our mapping.
  63          *
  64          * Similarly, for buffers that have been allocated by the DMA API the
  65          * physical address can be used for devices that are not attached to
  66          * an IOMMU. For these devices, callers must pass a valid pointer via
  67          * the @phys argument.
  68          *
  69          * Imported buffers were also already mapped at import time, so the
  70          * existing mapping can be reused.
  71          */
  72         if (phys) {
  73                 *phys = obj->iova;
  74                 return NULL;
  75         }
  76
  77         /*
  78          * If we don't have a mapping for this buffer yet, return an SG table
  79          * so that host1x can do the mapping for us via the DMA API.
  80          */
  81         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
  82         if (!sgt)
  83                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
  84
  85         if (obj->pages) {
  86                 /*
  87                  * If the buffer object was allocated from the explicit IOMMU
  88                  * API code paths, construct an SG table from the pages.
  89                  */
  90                 err = sg_alloc_table_from_pages(sgt, obj->pages, obj->num_pages,
  91                                                 0, obj->gem.size, GFP_KERNEL);
  92                 if (err < 0)
  93                         goto free;
  94         } else if (obj->sgt) {
  95                 /*
  96                  * If the buffer object already has an SG table but no pages
  97                  * were allocated for it, it means the buffer was imported and
  98                  * the SG table needs to be copied to avoid overwriting any
  99                  * other potential users of the original SG table.
 100                  */
 101                 err = sg_alloc_table_from_sg(sgt, obj->sgt->sgl,
 102                                              obj->sgt->orig_nents, GFP_KERNEL);
 103                 if (err < 0)
 104                         goto free;
 105         } else {
 106                 /*
 107                  * If the buffer object had no pages allocated and if it was
 108                  * not imported, it had to be allocated with the DMA API, so
 109                  * the DMA API helper can be used.
 110                  */
 111                 err = dma_get_sgtable(dev, sgt, obj->vaddr, obj->iova,
 112                                       obj->gem.size);
 113                 if (err < 0)
 114                         goto free;
 115         }
 116
 117         return sgt;
 118
 119 free:
 120         kfree(sgt);
 121         return ERR_PTR(err);
 122 }
 123
 124 static void tegra_bo_unpin(struct device *dev, struct sg_table *sgt)
 125 {
 126         if (sgt) {
 127                 sg_free_table(sgt);
 128                 kfree(sgt);
 129         }
 130 }
 131
 132 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
 133 {
 134         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 135
 136         if (obj->vaddr)
 137                 return obj->vaddr;
 138         else if (obj->gem.import_attach)
 139                 return dma_buf_vmap(obj->gem.import_attach->dmabuf);
 140         else
 141                 return vmap(obj->pages, obj->num_pages, VM_MAP,
 142                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 143 }
 144
 145 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
 146 {
 147         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 148
 149         if (obj->vaddr)
 150                 return;
 151         else if (obj->gem.import_attach)
 152                 dma_buf_vunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, addr);
 153         else
 154                 vunmap(addr);
 155 }
 156
 157 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
 158 {
 159         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 160
 161         drm_gem_object_get(&obj->gem);
 162
 163         return bo;
 164 }
 165
 166 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
 167         .get = tegra_bo_get,
 168         .put = tegra_bo_put,
 169         .pin = tegra_bo_pin,
 170         .unpin = tegra_bo_unpin,
 171         .mmap = tegra_bo_mmap,
 172         .munmap = tegra_bo_munmap,
 173 };
 174
 175 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 176 {
 177         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
 178         int err;
 179
 180         if (bo->mm)
 181                 return -EBUSY;
 182
 183         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 184         if (!bo->mm)
 185                 return -ENOMEM;
 186
 187         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 188
 189         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm,
 190                                          bo->mm, bo->gem.size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 191         if (err < 0) {
 192                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %d\n",
 193                         err);
 194                 goto unlock;
 195         }
 196
 197         bo->iova = bo->mm->start;
 198
 199         bo->size = iommu_map_sgtable(tegra->domain, bo->iova, bo->sgt, prot);
 200         if (!bo->size) {
 201                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer\n");
 202                 err = -ENOMEM;
 203                 goto remove;
 204         }
 205
 206         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 207
 208         return 0;
 209
 210 remove:
 211         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 212 unlock:
 213         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 214         kfree(bo->mm);
 215         return err;
 216 }
 217
 218 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 219 {
 220         if (!bo->mm)
 221                 return 0;
 222
 223         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 224         iommu_unmap(tegra->domain, bo->iova, bo->size);
 225         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 226         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 227
 228         kfree(bo->mm);
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 234                                               size_t size)
 235 {
 236         struct tegra_bo *bo;
 237         int err;
 238
 239         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 240         if (!bo)
 241                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 242
 243         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 244         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 245
 246         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 247         if (err < 0)
 248                 goto free;
 249
 250         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 251         if (err < 0)
 252                 goto release;
 253
 254         return bo;
 255
 256 release:
 257         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 258 free:
 259         kfree(bo);
 260         return ERR_PTR(err);
 261 }
 262
 263 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 264 {
 265         if (bo->pages) {
 266                 dma_unmap_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
 267                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 268                 sg_free_table(bo->sgt);
 269                 kfree(bo->sgt);
 270         } else if (bo->vaddr) {
 271                 dma_free_wc(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr, bo->iova);
 272         }
 273 }
 274
 275 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 276 {
 277         int err;
 278
 279         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 280         if (IS_ERR(bo->pages))
 281                 return PTR_ERR(bo->pages);
 282
 283         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
 284
 285         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->gem.dev, bo->pages, bo->num_pages);
 286         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 287                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 288                 goto put_pages;
 289         }
 290
 291         err = dma_map_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
 292         if (err)
 293                 goto free_sgt;
 294
 295         return 0;
 296
 297 free_sgt:
 298         sg_free_table(bo->sgt);
 299         kfree(bo->sgt);
 300 put_pages:
 301         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 302         return err;
 303 }
 304
 305 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 306 {
 307         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 308         int err;
 309
 310         if (tegra->domain) {
 311                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
 312                 if (err < 0)
 313                         return err;
 314
 315                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 316                 if (err < 0) {
 317                         tegra_bo_free(drm, bo);
 318                         return err;
 319                 }
 320         } else {
 321                 size_t size = bo->gem.size;
 322
 323                 bo->vaddr = dma_alloc_wc(drm->dev, size, &bo->iova,
 324                                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 325                 if (!bo->vaddr) {
 326                         dev_err(drm->dev,
 327                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 328                                 size);
 329                         return -ENOMEM;
 330                 }
 331         }
 332
 333         return 0;
 334 }
 335
 336 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 337                                  unsigned long flags)
 338 {
 339         struct tegra_bo *bo;
 340         int err;
 341
 342         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 343         if (IS_ERR(bo))
 344                 return bo;
 345
 346         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
 347         if (err < 0)
 348                 goto release;
 349
 350         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 351                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 352
 353         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 354                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 355
 356         return bo;
 357
 358 release:
 359         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 360         kfree(bo);
 361         return ERR_PTR(err);
 362 }
 363
 364 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 365                                              struct drm_device *drm,
 366                                              size_t size,
 367                                              unsigned long flags,
 368                                              u32 *handle)
 369 {
 370         struct tegra_bo *bo;
 371         int err;
 372
 373         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 374         if (IS_ERR(bo))
 375                 return bo;
 376
 377         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 378         if (err) {
 379                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 380                 return ERR_PTR(err);
 381         }
 382
 383         drm_gem_object_put(&bo->gem);
 384
 385         return bo;
 386 }
 387
 388 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 389                                         struct dma_buf *buf)
 390 {
 391         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 392         struct dma_buf_attachment *attach;
 393         struct tegra_bo *bo;
 394         int err;
 395
 396         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 397         if (IS_ERR(bo))
 398                 return bo;
 399
 400         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 401         if (IS_ERR(attach)) {
 402                 err = PTR_ERR(attach);
 403                 goto free;
 404         }
 405
 406         get_dma_buf(buf);
 407
 408         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 409         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 410                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 411                 goto detach;
 412         }
 413
 414         if (tegra->domain) {
 415                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 416                 if (err < 0)
 417                         goto detach;
 418         }
 419
 420         bo->gem.import_attach = attach;
 421
 422         return bo;
 423
 424 detach:
 425         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 426                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 427
 428         dma_buf_detach(buf, attach);
 429         dma_buf_put(buf);
 430 free:
 431         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 432         kfree(bo);
 433         return ERR_PTR(err);
 434 }
 435
 436 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 437 {
 438         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 439         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 440
 441         if (tegra->domain)
 442                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 443
 444         if (gem->import_attach) {
 445                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 446                                          DMA_TO_DEVICE);
 447                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 448         } else {
 449                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 450         }
 451
 452         drm_gem_object_release(gem);
 453         kfree(bo);
 454 }
 455
 456 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 457                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 458 {
 459         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 460         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 461         struct tegra_bo *bo;
 462
 463         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 464         args->size = args->pitch * args->height;
 465
 466         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 467                                          &args->handle);
 468         if (IS_ERR(bo))
 469                 return PTR_ERR(bo);
 470
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 static vm_fault_t tegra_bo_fault(struct vm_fault *vmf)
 475 {
 476         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 477         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 478         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 479         struct page *page;
 480         pgoff_t offset;
 481
 482         if (!bo->pages)
 483                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 484
 485         offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 486         page = bo->pages[offset];
 487
 488         return vmf_insert_page(vma, vmf->address, page);
 489 }
 490
 491 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 492         .fault = tegra_bo_fault,
 493         .open = drm_gem_vm_open,
 494         .close = drm_gem_vm_close,
 495 };
 496
 497 int __tegra_gem_mmap(struct drm_gem_object *gem, struct vm_area_struct *vma)
 498 {
 499         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 500
 501         if (!bo->pages) {
 502                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 503                 int err;
 504
 505                 /*
 506                  * Clear the VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap(),
 507                  * and set the vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM)
 508                  * to 0 as we want to map the whole buffer.
 509                  */
 510                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 511                 vma->vm_pgoff = 0;
 512
 513                 err = dma_mmap_wc(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr, bo->iova,
 514                                   gem->size);
 515                 if (err < 0) {
 516                         drm_gem_vm_close(vma);
 517                         return err;
 518                 }
 519
 520                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 521         } else {
 522                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 523
 524                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 525                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 526
 527                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 528         }
 529
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 534 {
 535         struct drm_gem_object *gem;
 536         int err;
 537
 538         err = drm_gem_mmap(file, vma);
 539         if (err < 0)
 540                 return err;
 541
 542         gem = vma->vm_private_data;
 543
 544         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
 545 }
 546
 547 static struct sg_table *
 548 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 549                             enum dma_data_direction dir)
 550 {
 551         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 552         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 553         struct sg_table *sgt;
 554
 555         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 556         if (!sgt)
 557                 return NULL;
 558
 559         if (bo->pages) {
 560                 if (sg_alloc_table_from_pages(sgt, bo->pages, bo->num_pages,
 561                                               0, gem->size, GFP_KERNEL) < 0)
 562                         goto free;
 563         } else {
 564                 if (dma_get_sgtable(attach->dev, sgt, bo->vaddr, bo->iova,
 565                                     gem->size) < 0)
 566                         goto free;
 567         }
 568
 569         if (dma_map_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0))
 570                 goto free;
 571
 572         return sgt;
 573
 574 free:
 575         sg_free_table(sgt);
 576         kfree(sgt);
 577         return NULL;
 578 }
 579
 580 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 581                                           struct sg_table *sgt,
 582                                           enum dma_data_direction dir)
 583 {
 584         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 585         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 586
 587         if (bo->pages)
 588                 dma_unmap_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0);
 589
 590         sg_free_table(sgt);
 591         kfree(sgt);
 592 }
 593
 594 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 595 {
 596         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 597 }
 598
 599 static int tegra_gem_prime_begin_cpu_access(struct dma_buf *buf,
 600                                             enum dma_data_direction direction)
 601 {
 602         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 603         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 604         struct drm_device *drm = gem->dev;
 605
 606         if (bo->pages)
 607                 dma_sync_sgtable_for_cpu(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE);
 608
 609         return 0;
 610 }
 611
 612 static int tegra_gem_prime_end_cpu_access(struct dma_buf *buf,
 613                                           enum dma_data_direction direction)
 614 {
 615         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 616         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 617         struct drm_device *drm = gem->dev;
 618
 619         if (bo->pages)
 620                 dma_sync_sgtable_for_device(drm->dev, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 621
 622         return 0;
 623 }
 624
 625 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 626 {
 627         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 628         int err;
 629
 630         err = drm_gem_mmap_obj(gem, gem->size, vma);
 631         if (err < 0)
 632                 return err;
 633
 634         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
 635 }
 636
 637 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 638 {
 639         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 640         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 641
 642         return bo->vaddr;
 643 }
 644
 645 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 646 {
 647 }
 648
 649 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 650         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 651         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 652         .release = tegra_gem_prime_release,
 653         .begin_cpu_access = tegra_gem_prime_begin_cpu_access,
 654         .end_cpu_access = tegra_gem_prime_end_cpu_access,
 655         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 656         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 657         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 658 };
 659
 660 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_gem_object *gem,
 661                                        int flags)
 662 {
 663         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 664
 665         exp_info.exp_name = KBUILD_MODNAME;
 666         exp_info.owner = gem->dev->driver->fops->owner;
 667         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
 668         exp_info.size = gem->size;
 669         exp_info.flags = flags;
 670         exp_info.priv = gem;
 671
 672         return drm_gem_dmabuf_export(gem->dev, &exp_info);
 673 }
 674
 675 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 676                                               struct dma_buf *buf)
 677 {
 678         struct tegra_bo *bo;
 679
 680         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 681                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 682
 683                 if (gem->dev == drm) {
 684                         drm_gem_object_get(gem);
 685                         return gem;
 686                 }
 687         }
 688
 689         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 690         if (IS_ERR(bo))
 691                 return ERR_CAST(bo);
 692
 693         return &bo->gem;
 694 }