sound/core/pcm_memory.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  Digital Audio (PCM) abstract layer
   4  *  Copyright (c) by Jaroslav Kysela <[email protected]>
   5  */
   6
   7 #include <linux/io.h>
   8 #include <linux/time.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/slab.h>
  11 #include <linux/moduleparam.h>
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <sound/core.h>
  15 #include <sound/pcm.h>
  16 #include <sound/info.h>
  17 #include <sound/initval.h>
  18 #include "pcm_local.h"
  19
  20 static int preallocate_dma = 1;
  21 module_param(preallocate_dma, int, 0444);
  22 MODULE_PARM_DESC(preallocate_dma, "Preallocate DMA memory when the PCM devices are initialized.");
  23
  24 static int maximum_substreams = 4;
  25 module_param(maximum_substreams, int, 0444);
  26 MODULE_PARM_DESC(maximum_substreams, "Maximum substreams with preallocated DMA memory.");
  27
  28 static const size_t snd_minimum_buffer = 16384;
  29
  30 static unsigned long max_alloc_per_card = 32UL * 1024UL * 1024UL;
  31 module_param(max_alloc_per_card, ulong, 0644);
  32 MODULE_PARM_DESC(max_alloc_per_card, "Max total allocation bytes per card.");
  33
  34 static int do_alloc_pages(struct snd_card *card, int type, struct device *dev,
  35                           int str, size_t size, struct snd_dma_buffer *dmab)
  36 {
  37         enum dma_data_direction dir;
  38         int err;
  39
  40         if (max_alloc_per_card &&
  41             card->total_pcm_alloc_bytes + size > max_alloc_per_card)
  42                 return -ENOMEM;
  43
  44         if (str == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK)
  45                 dir = DMA_TO_DEVICE;
  46         else
  47                 dir = DMA_FROM_DEVICE;
  48         err = snd_dma_alloc_dir_pages(type, dev, dir, size, dmab);
  49         if (!err) {
  50                 mutex_lock(&card->memory_mutex);
  51                 card->total_pcm_alloc_bytes += dmab->bytes;
  52                 mutex_unlock(&card->memory_mutex);
  53         }
  54         return err;
  55 }
  56
  57 static void do_free_pages(struct snd_card *card, struct snd_dma_buffer *dmab)
  58 {
  59         if (!dmab->area)
  60                 return;
  61         mutex_lock(&card->memory_mutex);
  62         WARN_ON(card->total_pcm_alloc_bytes < dmab->bytes);
  63         card->total_pcm_alloc_bytes -= dmab->bytes;
  64         mutex_unlock(&card->memory_mutex);
  65         snd_dma_free_pages(dmab);
  66         dmab->area = NULL;
  67 }
  68
  69 /*
  70  * try to allocate as the large pages as possible.
  71  * stores the resultant memory size in *res_size.
  72  *
  73  * the minimum size is snd_minimum_buffer.  it should be power of 2.
  74  */
  75 static int preallocate_pcm_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
  76                                  size_t size, bool no_fallback)
  77 {
  78         struct snd_dma_buffer *dmab = &substream->dma_buffer;
  79         struct snd_card *card = substream->pcm->card;
  80         size_t orig_size = size;
  81         int err;
  82
  83         do {
  84                 err = do_alloc_pages(card, dmab->dev.type, dmab->dev.dev,
  85                                      substream->stream, size, dmab);
  86                 if (err != -ENOMEM)
  87                         return err;
  88                 if (no_fallback)
  89                         break;
  90                 size >>= 1;
  91         } while (size >= snd_minimum_buffer);
  92         dmab->bytes = 0; /* tell error */
  93         pr_warn("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
  94                 substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
  95                 substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
  96                 substream->pcm->name, orig_size);
  97         return -ENOMEM;
  98 }
  99
 100 /**
 101  * snd_pcm_lib_preallocate_free - release the preallocated buffer of the specified substream.
 102  * @substream: the pcm substream instance
 103  *
 104  * Releases the pre-allocated buffer of the given substream.
 105  */
 106 void snd_pcm_lib_preallocate_free(struct snd_pcm_substream *substream)
 107 {
 108         do_free_pages(substream->pcm->card, &substream->dma_buffer);
 109 }
 110
 111 /**
 112  * snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all - release all pre-allocated buffers on the pcm
 113  * @pcm: the pcm instance
 114  *
 115  * Releases all the pre-allocated buffers on the given pcm.
 116  */
 117 void snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all(struct snd_pcm *pcm)
 118 {
 119         struct snd_pcm_substream *substream;
 120         int stream;
 121
 122         for_each_pcm_substream(pcm, stream, substream)
 123                 snd_pcm_lib_preallocate_free(substream);
 124 }
 125 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all);
 126
 127 #ifdef CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS
 128 /*
 129  * read callback for prealloc proc file
 130  *
 131  * prints the current allocated size in kB.
 132  */
 133 static void snd_pcm_lib_preallocate_proc_read(struct snd_info_entry *entry,
 134                                               struct snd_info_buffer *buffer)
 135 {
 136         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 137         snd_iprintf(buffer, "%lu\n", (unsigned long) substream->dma_buffer.bytes / 1024);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * read callback for prealloc_max proc file
 142  *
 143  * prints the maximum allowed size in kB.
 144  */
 145 static void snd_pcm_lib_preallocate_max_proc_read(struct snd_info_entry *entry,
 146                                                   struct snd_info_buffer *buffer)
 147 {
 148         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 149         snd_iprintf(buffer, "%lu\n", (unsigned long) substream->dma_max / 1024);
 150 }
 151
 152 /*
 153  * write callback for prealloc proc file
 154  *
 155  * accepts the preallocation size in kB.
 156  */
 157 static void snd_pcm_lib_preallocate_proc_write(struct snd_info_entry *entry,
 158                                                struct snd_info_buffer *buffer)
 159 {
 160         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 161         struct snd_card *card = substream->pcm->card;
 162         char line[64], str[64];
 163         size_t size;
 164         struct snd_dma_buffer new_dmab;
 165
 166         mutex_lock(&substream->pcm->open_mutex);
 167         if (substream->runtime) {
 168                 buffer->error = -EBUSY;
 169                 goto unlock;
 170         }
 171         if (!snd_info_get_line(buffer, line, sizeof(line))) {
 172                 snd_info_get_str(str, line, sizeof(str));
 173                 size = simple_strtoul(str, NULL, 10) * 1024;
 174                 if ((size != 0 && size < 8192) || size > substream->dma_max) {
 175                         buffer->error = -EINVAL;
 176                         goto unlock;
 177                 }
 178                 if (substream->dma_buffer.bytes == size)
 179                         goto unlock;
 180                 memset(&new_dmab, 0, sizeof(new_dmab));
 181                 new_dmab.dev = substream->dma_buffer.dev;
 182                 if (size > 0) {
 183                         if (do_alloc_pages(card,
 184                                            substream->dma_buffer.dev.type,
 185                                            substream->dma_buffer.dev.dev,
 186                                            substream->stream,
 187                                            size, &new_dmab) < 0) {
 188                                 buffer->error = -ENOMEM;
 189                                 pr_debug("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
 190                                          substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
 191                                          substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
 192                                          substream->pcm->name, size);
 193                                 goto unlock;
 194                         }
 195                         substream->buffer_bytes_max = size;
 196                 } else {
 197                         substream->buffer_bytes_max = UINT_MAX;
 198                 }
 199                 if (substream->dma_buffer.area)
 200                         do_free_pages(card, &substream->dma_buffer);
 201                 substream->dma_buffer = new_dmab;
 202         } else {
 203                 buffer->error = -EINVAL;
 204         }
 205  unlock:
 206         mutex_unlock(&substream->pcm->open_mutex);
 207 }
 208
 209 static inline void preallocate_info_init(struct snd_pcm_substream *substream)
 210 {
 211         struct snd_info_entry *entry;
 212
 213         entry = snd_info_create_card_entry(substream->pcm->card, "prealloc",
 214                                            substream->proc_root);
 215         if (entry) {
 216                 snd_info_set_text_ops(entry, substream,
 217                                       snd_pcm_lib_preallocate_proc_read);
 218                 entry->c.text.write = snd_pcm_lib_preallocate_proc_write;
 219                 entry->mode |= 0200;
 220         }
 221         entry = snd_info_create_card_entry(substream->pcm->card, "prealloc_max",
 222                                            substream->proc_root);
 223         if (entry)
 224                 snd_info_set_text_ops(entry, substream,
 225                                       snd_pcm_lib_preallocate_max_proc_read);
 226 }
 227
 228 #else /* !CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS */
 229 static inline void preallocate_info_init(struct snd_pcm_substream *substream)
 230 {
 231 }
 232 #endif /* CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS */
 233
 234 /*
 235  * pre-allocate the buffer and create a proc file for the substream
 236  */
 237 static int preallocate_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
 238                               int type, struct device *data,
 239                               size_t size, size_t max, bool managed)
 240 {
 241         int err;
 242
 243         if (snd_BUG_ON(substream->dma_buffer.dev.type))
 244                 return -EINVAL;
 245
 246         substream->dma_buffer.dev.type = type;
 247         substream->dma_buffer.dev.dev = data;
 248
 249         if (size > 0) {
 250                 if (!max) {
 251                         /* no fallback, only also inform -ENOMEM */
 252                         err = preallocate_pcm_pages(substream, size, true);
 253                         if (err < 0)
 254                                 return err;
 255                 } else if (preallocate_dma &&
 256                            substream->number < maximum_substreams) {
 257                         err = preallocate_pcm_pages(substream, size, false);
 258                         if (err < 0 && err != -ENOMEM)
 259                                 return err;
 260                 }
 261         }
 262
 263         if (substream->dma_buffer.bytes > 0)
 264                 substream->buffer_bytes_max = substream->dma_buffer.bytes;
 265         substream->dma_max = max;
 266         if (max > 0)
 267                 preallocate_info_init(substream);
 268         if (managed)
 269                 substream->managed_buffer_alloc = 1;
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 static int preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm, int type,
 274                                       void *data, size_t size, size_t max,
 275                                       bool managed)
 276 {
 277         struct snd_pcm_substream *substream;
 278         int stream, err;
 279
 280         for_each_pcm_substream(pcm, stream, substream) {
 281                 err = preallocate_pages(substream, type, data, size, max, managed);
 282                 if (err < 0)
 283                         return err;
 284         }
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 /**
 289  * snd_pcm_lib_preallocate_pages - pre-allocation for the given DMA type
 290  * @substream: the pcm substream instance
 291  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 292  * @data: DMA type dependent data
 293  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 294  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 295  *
 296  * Do pre-allocation for the given DMA buffer type.
 297  */
 298 void snd_pcm_lib_preallocate_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
 299                                   int type, struct device *data,
 300                                   size_t size, size_t max)
 301 {
 302         preallocate_pages(substream, type, data, size, max, false);
 303 }
 304 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_pages);
 305
 306 /**
 307  * snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all - pre-allocation for continuous memory type (all substreams)
 308  * @pcm: the pcm instance
 309  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 310  * @data: DMA type dependent data
 311  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 312  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 313  *
 314  * Do pre-allocation to all substreams of the given pcm for the
 315  * specified DMA type.
 316  */
 317 void snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm,
 318                                           int type, void *data,
 319                                           size_t size, size_t max)
 320 {
 321         preallocate_pages_for_all(pcm, type, data, size, max, false);
 322 }
 323 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all);
 324
 325 /**
 326  * snd_pcm_set_managed_buffer - set up buffer management for a substream
 327  * @substream: the pcm substream instance
 328  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 329  * @data: DMA type dependent data
 330  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 331  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 332  *
 333  * Do pre-allocation for the given DMA buffer type, and set the managed
 334  * buffer allocation mode to the given substream.
 335  * In this mode, PCM core will allocate a buffer automatically before PCM
 336  * hw_params ops call, and release the buffer after PCM hw_free ops call
 337  * as well, so that the driver doesn't need to invoke the allocation and
 338  * the release explicitly in its callback.
 339  * When a buffer is actually allocated before the PCM hw_params call, it
 340  * turns on the runtime buffer_changed flag for drivers changing their h/w
 341  * parameters accordingly.
 342  *
 343  * When @size is non-zero and @max is zero, this tries to allocate for only
 344  * the exact buffer size without fallback, and may return -ENOMEM.
 345  * Otherwise, the function tries to allocate smaller chunks if the allocation
 346  * fails.  This is the behavior of snd_pcm_set_fixed_buffer().
 347  *
 348  * When both @size and @max are zero, the function only sets up the buffer
 349  * for later dynamic allocations. It's used typically for buffers with
 350  * SNDRV_DMA_TYPE_VMALLOC type.
 351  *
 352  * Upon successful buffer allocation and setup, the function returns 0.
 353  *
 354  * Return: zero if successful, or a negative error code
 355  */
 356 int snd_pcm_set_managed_buffer(struct snd_pcm_substream *substream, int type,
 357                                 struct device *data, size_t size, size_t max)
 358 {
 359         return preallocate_pages(substream, type, data, size, max, true);
 360 }
 361 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_set_managed_buffer);
 362
 363 /**
 364  * snd_pcm_set_managed_buffer_all - set up buffer management for all substreams
 365  *      for all substreams
 366  * @pcm: the pcm instance
 367  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 368  * @data: DMA type dependent data
 369  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 370  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 371  *
 372  * Do pre-allocation to all substreams of the given pcm for the specified DMA
 373  * type and size, and set the managed_buffer_alloc flag to each substream.
 374  *
 375  * Return: zero if successful, or a negative error code
 376  */
 377 int snd_pcm_set_managed_buffer_all(struct snd_pcm *pcm, int type,
 378                                    struct device *data,
 379                                    size_t size, size_t max)
 380 {
 381         return preallocate_pages_for_all(pcm, type, data, size, max, true);
 382 }
 383 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_set_managed_buffer_all);
 384
 385 /**
 386  * snd_pcm_lib_malloc_pages - allocate the DMA buffer
 387  * @substream: the substream to allocate the DMA buffer to
 388  * @size: the requested buffer size in bytes
 389  *
 390  * Allocates the DMA buffer on the BUS type given earlier to
 391  * snd_pcm_lib_preallocate_xxx_pages().
 392  *
 393  * Return: 1 if the buffer is changed, 0 if not changed, or a negative
 394  * code on failure.
 395  */
 396 int snd_pcm_lib_malloc_pages(struct snd_pcm_substream *substream, size_t size)
 397 {
 398         struct snd_card *card;
 399         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 400         struct snd_dma_buffer *dmab = NULL;
 401
 402         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 403                 return -EINVAL;
 404         if (snd_BUG_ON(substream->dma_buffer.dev.type ==
 405                        SNDRV_DMA_TYPE_UNKNOWN))
 406                 return -EINVAL;
 407         runtime = substream->runtime;
 408         card = substream->pcm->card;
 409
 410         if (runtime->dma_buffer_p) {
 411                 /* perphaps, we might free the large DMA memory region
 412                    to save some space here, but the actual solution
 413                    costs us less time */
 414                 if (runtime->dma_buffer_p->bytes >= size) {
 415                         runtime->dma_bytes = size;
 416                         return 0;       /* ok, do not change */
 417                 }
 418                 snd_pcm_lib_free_pages(substream);
 419         }
 420         if (substream->dma_buffer.area != NULL &&
 421             substream->dma_buffer.bytes >= size) {
 422                 dmab = &substream->dma_buffer; /* use the pre-allocated buffer */
 423         } else {
 424                 /* dma_max=0 means the fixed size preallocation */
 425                 if (substream->dma_buffer.area && !substream->dma_max)
 426                         return -ENOMEM;
 427                 dmab = kzalloc(sizeof(*dmab), GFP_KERNEL);
 428                 if (! dmab)
 429                         return -ENOMEM;
 430                 dmab->dev = substream->dma_buffer.dev;
 431                 if (do_alloc_pages(card,
 432                                    substream->dma_buffer.dev.type,
 433                                    substream->dma_buffer.dev.dev,
 434                                    substream->stream,
 435                                    size, dmab) < 0) {
 436                         kfree(dmab);
 437                         pr_debug("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
 438                                  substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
 439                                  substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
 440                                  substream->pcm->name, size);
 441                         return -ENOMEM;
 442                 }
 443         }
 444         snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, dmab);
 445         runtime->dma_bytes = size;
 446         return 1;                       /* area was changed */
 447 }
 448 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_malloc_pages);
 449
 450 /**
 451  * snd_pcm_lib_free_pages - release the allocated DMA buffer.
 452  * @substream: the substream to release the DMA buffer
 453  *
 454  * Releases the DMA buffer allocated via snd_pcm_lib_malloc_pages().
 455  *
 456  * Return: Zero if successful, or a negative error code on failure.
 457  */
 458 int snd_pcm_lib_free_pages(struct snd_pcm_substream *substream)
 459 {
 460         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 461
 462         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 463                 return -EINVAL;
 464         runtime = substream->runtime;
 465         if (runtime->dma_area == NULL)
 466                 return 0;
 467         if (runtime->dma_buffer_p != &substream->dma_buffer) {
 468                 struct snd_card *card = substream->pcm->card;
 469
 470                 /* it's a newly allocated buffer.  release it now. */
 471                 do_free_pages(card, runtime->dma_buffer_p);
 472                 kfree(runtime->dma_buffer_p);
 473         }
 474         snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, NULL);
 475         return 0;
 476 }
 477 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_free_pages);
 478
 479 int _snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer(struct snd_pcm_substream *substream,
 480                                       size_t size, gfp_t gfp_flags)
 481 {
 482         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 483
 484         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 485                 return -EINVAL;
 486         runtime = substream->runtime;
 487         if (runtime->dma_area) {
 488                 if (runtime->dma_bytes >= size)
 489                         return 0; /* already large enough */
 490                 vfree(runtime->dma_area);
 491         }
 492         runtime->dma_area = __vmalloc(size, gfp_flags);
 493         if (!runtime->dma_area)
 494                 return -ENOMEM;
 495         runtime->dma_bytes = size;
 496         return 1;
 497 }
 498 EXPORT_SYMBOL(_snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer);
 499
 500 /**
 501  * snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer - free vmalloc buffer
 502  * @substream: the substream with a buffer allocated by
 503  *      snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer()
 504  *
 505  * Return: Zero if successful, or a negative error code on failure.
 506  */
 507 int snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer(struct snd_pcm_substream *substream)
 508 {
 509         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 510
 511         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 512                 return -EINVAL;
 513         runtime = substream->runtime;
 514         vfree(runtime->dma_area);
 515         runtime->dma_area = NULL;
 516         return 0;
 517 }
 518 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer);
 519
 520 /**
 521  * snd_pcm_lib_get_vmalloc_page - map vmalloc buffer offset to page struct
 522  * @substream: the substream with a buffer allocated by
 523  *      snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer()
 524  * @offset: offset in the buffer
 525  *
 526  * This function is to be used as the page callback in the PCM ops.
 527  *
 528  * Return: The page struct, or %NULL on failure.
 529  */
 530 struct page *snd_pcm_lib_get_vmalloc_page(struct snd_pcm_substream *substream,
 531                                           unsigned long offset)
 532 {
 533         return vmalloc_to_page(substream->runtime->dma_area + offset);
 534 }
 535 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_get_vmalloc_page);