drivers/pci/p2pdma.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * PCI Peer 2 Peer DMA support.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016-2018, Logan Gunthorpe
   6  * Copyright (c) 2016-2017, Microsemi Corporation
   7  * Copyright (c) 2017, Christoph Hellwig
   8  * Copyright (c) 2018, Eideticom Inc.
   9  */
  10
  11 #define pr_fmt(fmt) "pci-p2pdma: " fmt
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/dma-map-ops.h>
  14 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/genalloc.h>
  18 #include <linux/memremap.h>
  19 #include <linux/percpu-refcount.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_buf.h>
  22 #include <linux/xarray.h>
  23
  24 struct pci_p2pdma {
  25         struct gen_pool *pool;
  26         bool p2pmem_published;
  27         struct xarray map_types;
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma_pagemap {
  31         struct dev_pagemap pgmap;
  32         struct pci_dev *provider;
  33         u64 bus_offset;
  34 };
  35
  36 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  37 {
  38         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  39 }
  40
  41 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  42                          char *buf)
  43 {
  44         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  45         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  46         size_t size = 0;
  47
  48         rcu_read_lock();
  49         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  50         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  51                 size = gen_pool_size(p2pdma->pool);
  52         rcu_read_unlock();
  53
  54         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", size);
  55 }
  56 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  57
  58 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  59                               char *buf)
  60 {
  61         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  62         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  63         size_t avail = 0;
  64
  65         rcu_read_lock();
  66         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  67         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  68                 avail = gen_pool_avail(p2pdma->pool);
  69         rcu_read_unlock();
  70
  71         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", avail);
  72 }
  73 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  74
  75 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  76                               char *buf)
  77 {
  78         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  79         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  80         bool published = false;
  81
  82         rcu_read_lock();
  83         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  84         if (p2pdma)
  85                 published = p2pdma->p2pmem_published;
  86         rcu_read_unlock();
  87
  88         return sysfs_emit(buf, "%d\n", published);
  89 }
  90 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  91
  92 static int p2pmem_alloc_mmap(struct file *filp, struct kobject *kobj,
  93                 struct bin_attribute *attr, struct vm_area_struct *vma)
  94 {
  95         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(kobj_to_dev(kobj));
  96         size_t len = vma->vm_end - vma->vm_start;
  97         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  98         struct percpu_ref *ref;
  99         unsigned long vaddr;
 100         void *kaddr;
 101         int ret;
 102
 103         /* prevent private mappings from being established */
 104         if ((vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) != VM_MAYSHARE) {
 105                 pci_info_ratelimited(pdev,
 106                                      "%s: fail, attempted private mapping\n",
 107                                      current->comm);
 108                 return -EINVAL;
 109         }
 110
 111         if (vma->vm_pgoff) {
 112                 pci_info_ratelimited(pdev,
 113                                      "%s: fail, attempted mapping with non-zero offset\n",
 114                                      current->comm);
 115                 return -EINVAL;
 116         }
 117
 118         rcu_read_lock();
 119         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 120         if (!p2pdma) {
 121                 ret = -ENODEV;
 122                 goto out;
 123         }
 124
 125         kaddr = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, len, (void **)&ref);
 126         if (!kaddr) {
 127                 ret = -ENOMEM;
 128                 goto out;
 129         }
 130
 131         /*
 132          * vm_insert_page() can sleep, so a reference is taken to mapping
 133          * such that rcu_read_unlock() can be done before inserting the
 134          * pages
 135          */
 136         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 137                 ret = -ENODEV;
 138                 goto out_free_mem;
 139         }
 140         rcu_read_unlock();
 141
 142         for (vaddr = vma->vm_start; vaddr < vma->vm_end; vaddr += PAGE_SIZE) {
 143                 ret = vm_insert_page(vma, vaddr, virt_to_page(kaddr));
 144                 if (ret) {
 145                         gen_pool_free(p2pdma->pool, (uintptr_t)kaddr, len);
 146                         return ret;
 147                 }
 148                 percpu_ref_get(ref);
 149                 put_page(virt_to_page(kaddr));
 150                 kaddr += PAGE_SIZE;
 151                 len -= PAGE_SIZE;
 152         }
 153
 154         percpu_ref_put(ref);
 155
 156         return 0;
 157 out_free_mem:
 158         gen_pool_free(p2pdma->pool, (uintptr_t)kaddr, len);
 159 out:
 160         rcu_read_unlock();
 161         return ret;
 162 }
 163
 164 static struct bin_attribute p2pmem_alloc_attr = {
 165         .attr = { .name = "allocate", .mode = 0660 },
 166         .mmap = p2pmem_alloc_mmap,
 167         /*
 168          * Some places where we want to call mmap (ie. python) will check
 169          * that the file size is greater than the mmap size before allowing
 170          * the mmap to continue. To work around this, just set the size
 171          * to be very large.
 172          */
 173         .size = SZ_1T,
 174 };
 175
 176 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
 177         &dev_attr_size.attr,
 178         &dev_attr_available.attr,
 179         &dev_attr_published.attr,
 180         NULL,
 181 };
 182
 183 static struct bin_attribute *p2pmem_bin_attrs[] = {
 184         &p2pmem_alloc_attr,
 185         NULL,
 186 };
 187
 188 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
 189         .attrs = p2pmem_attrs,
 190         .bin_attrs = p2pmem_bin_attrs,
 191         .name = "p2pmem",
 192 };
 193
 194 static void p2pdma_page_free(struct page *page)
 195 {
 196         struct pci_p2pdma_pagemap *pgmap = to_p2p_pgmap(page->pgmap);
 197         struct percpu_ref *ref;
 198
 199         gen_pool_free_owner(pgmap->provider->p2pdma->pool,
 200                             (uintptr_t)page_to_virt(page), PAGE_SIZE,
 201                             (void **)&ref);
 202         percpu_ref_put(ref);
 203 }
 204
 205 static const struct dev_pagemap_ops p2pdma_pgmap_ops = {
 206         .page_free = p2pdma_page_free,
 207 };
 208
 209 static void pci_p2pdma_release(void *data)
 210 {
 211         struct pci_dev *pdev = data;
 212         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 213
 214         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 215         if (!p2pdma)
 216                 return;
 217
 218         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 219         pdev->p2pdma = NULL;
 220         synchronize_rcu();
 221
 222         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 223         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 224         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 225 }
 226
 227 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 228 {
 229         int error = -ENOMEM;
 230         struct pci_p2pdma *p2p;
 231
 232         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 233         if (!p2p)
 234                 return -ENOMEM;
 235
 236         xa_init(&p2p->map_types);
 237
 238         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 239         if (!p2p->pool)
 240                 goto out;
 241
 242         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 243         if (error)
 244                 goto out_pool_destroy;
 245
 246         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 247         if (error)
 248                 goto out_pool_destroy;
 249
 250         rcu_assign_pointer(pdev->p2pdma, p2p);
 251         return 0;
 252
 253 out_pool_destroy:
 254         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 255 out:
 256         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 257         return error;
 258 }
 259
 260 static void pci_p2pdma_unmap_mappings(void *data)
 261 {
 262         struct pci_dev *pdev = data;
 263
 264         /*
 265          * Removing the alloc attribute from sysfs will call
 266          * unmap_mapping_range() on the inode, teardown any existing userspace
 267          * mappings and prevent new ones from being created.
 268          */
 269         sysfs_remove_file_from_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_alloc_attr.attr,
 270                                      p2pmem_group.name);
 271 }
 272
 273 /**
 274  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 275  * @pdev: the device to add the memory to
 276  * @bar: PCI BAR to add
 277  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 278  * @offset: offset into the PCI BAR
 279  *
 280  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 281  * be used with any DMA request.
 282  */
 283 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 284                             u64 offset)
 285 {
 286         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 287         struct dev_pagemap *pgmap;
 288         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 289         void *addr;
 290         int error;
 291
 292         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 293                 return -EINVAL;
 294
 295         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 296                 return -EINVAL;
 297
 298         if (!size)
 299                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 300
 301         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 302                 return -EINVAL;
 303
 304         if (!pdev->p2pdma) {
 305                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 306                 if (error)
 307                         return error;
 308         }
 309
 310         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 311         if (!p2p_pgmap)
 312                 return -ENOMEM;
 313
 314         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 315         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 316         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 317         pgmap->nr_range = 1;
 318         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 319         pgmap->ops = &p2pdma_pgmap_ops;
 320
 321         p2p_pgmap->provider = pdev;
 322         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 323                 pci_resource_start(pdev, bar);
 324
 325         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 326         if (IS_ERR(addr)) {
 327                 error = PTR_ERR(addr);
 328                 goto pgmap_free;
 329         }
 330
 331         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_unmap_mappings,
 332                                          pdev);
 333         if (error)
 334                 goto pages_free;
 335
 336         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 337         error = gen_pool_add_owner(p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 338                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 339                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 340                         &pgmap->ref);
 341         if (error)
 342                 goto pages_free;
 343
 344         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 345                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 346
 347         return 0;
 348
 349 pages_free:
 350         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 351 pgmap_free:
 352         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 353         return error;
 354 }
 355 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 356
 357 /*
 358  * Note this function returns the parent PCI device with a
 359  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 360  * the reference.
 361  */
 362 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 363 {
 364         struct device *parent;
 365
 366         dev = get_device(dev);
 367
 368         while (dev) {
 369                 if (dev_is_pci(dev))
 370                         return to_pci_dev(dev);
 371
 372                 parent = get_device(dev->parent);
 373                 put_device(dev);
 374                 dev = parent;
 375         }
 376
 377         return NULL;
 378 }
 379
 380 /*
 381  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 382  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 383  * upstream, 0 otherwise.
 384  */
 385 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 386 {
 387         int pos;
 388         u16 ctrl;
 389
 390         pos = pdev->acs_cap;
 391         if (!pos)
 392                 return 0;
 393
 394         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 395
 396         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 397                 return 1;
 398
 399         return 0;
 400 }
 401
 402 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 403 {
 404         if (!buf)
 405                 return;
 406
 407         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 408 }
 409
 410 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 411 {
 412 #ifdef CONFIG_X86
 413         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 414
 415         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 416         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 417                 return true;
 418 #endif
 419
 420         return false;
 421 }
 422
 423 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 424         unsigned short vendor;
 425         unsigned short device;
 426         enum {
 427                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 428         } flags;
 429 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 430         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 431         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 432         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 433         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 434         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 435         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 436         /* Intel SkyLake-E */
 437         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 438         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 439         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 440         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 441         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 442         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x09a2, 0},
 443         {}
 444 };
 445
 446 /*
 447  * If the first device on host's root bus is either devfn 00.0 or a PCIe
 448  * Root Port, return it.  Otherwise return NULL.
 449  *
 450  * We often use a devfn 00.0 "host bridge" in the pci_p2pdma_whitelist[]
 451  * (though there is no PCI/PCIe requirement for such a device).  On some
 452  * platforms, e.g., Intel Skylake, there is no such host bridge device, and
 453  * pci_p2pdma_whitelist[] may contain a Root Port at any devfn.
 454  *
 455  * This function is similar to pci_get_slot(host->bus, 0), but it does
 456  * not take the pci_bus_sem lock since __host_bridge_whitelist() must not
 457  * sleep.
 458  *
 459  * For this to be safe, the caller should hold a reference to a device on the
 460  * bridge, which should ensure the host_bridge device will not be freed
 461  * or removed from the head of the devices list.
 462  */
 463 static struct pci_dev *pci_host_bridge_dev(struct pci_host_bridge *host)
 464 {
 465         struct pci_dev *root;
 466
 467         root = list_first_entry_or_null(&host->bus->devices,
 468                                         struct pci_dev, bus_list);
 469
 470         if (!root)
 471                 return NULL;
 472
 473         if (root->devfn == PCI_DEVFN(0, 0))
 474                 return root;
 475
 476         if (pci_pcie_type(root) == PCI_EXP_TYPE_ROOT_PORT)
 477                 return root;
 478
 479         return NULL;
 480 }
 481
 482 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 483                                     bool same_host_bridge, bool warn)
 484 {
 485         struct pci_dev *root = pci_host_bridge_dev(host);
 486         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 487         unsigned short vendor, device;
 488
 489         if (!root)
 490                 return false;
 491
 492         vendor = root->vendor;
 493         device = root->device;
 494
 495         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 496                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 497                         continue;
 498                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 499                         return false;
 500
 501                 return true;
 502         }
 503
 504         if (warn)
 505                 pci_warn(root, "Host bridge not in P2PDMA whitelist: %04x:%04x\n",
 506                          vendor, device);
 507
 508         return false;
 509 }
 510
 511 /*
 512  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 513  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 514  */
 515 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b,
 516                                   bool warn)
 517 {
 518         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 519         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 520
 521         if (host_a == host_b)
 522                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true, warn);
 523
 524         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false, warn) &&
 525             __host_bridge_whitelist(host_b, false, warn))
 526                 return true;
 527
 528         return false;
 529 }
 530
 531 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 532 {
 533         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) |
 534                 (client->bus->number << 8) | client->devfn;
 535 }
 536
 537 /*
 538  * Calculate the P2PDMA mapping type and distance between two PCI devices.
 539  *
 540  * If the two devices are the same PCI function, return
 541  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 0.
 542  *
 543  * If they are two functions of the same device, return
 544  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 2 (one hop up to the bridge,
 545  * then one hop back down to another function of the same device).
 546  *
 547  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch,
 548  * return a distance of 4. This corresponds to the following PCI tree:
 549  *
 550  *     -+  Root Port
 551  *      \+ Switch Upstream Port
 552  *       +-+ Switch Downstream Port 0
 553  *       + \- Device A
 554  *       \-+ Switch Downstream Port 1
 555  *         \- Device B
 556  *
 557  * The distance is 4 because we traverse from Device A to Downstream Port 0
 558  * to the common Switch Upstream Port, back down to Downstream Port 1 and
 559  * then to Device B. The mapping type returned depends on the ACS
 560  * redirection setting of the ports along the path.
 561  *
 562  * If ACS redirect is set on any port in the path, traffic between the
 563  * devices will go through the host bridge, so return
 564  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE; otherwise return
 565  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
 566  *
 567  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 568  * will consult a whitelist. If the host bridge is in the whitelist, return
 569  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE with the distance set to the number of
 570  * ports per above. If the device is not in the whitelist, return
 571  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 572  */
 573 static enum pci_p2pdma_map_type
 574 calc_map_type_and_dist(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 575                 int *dist, bool verbose)
 576 {
 577         enum pci_p2pdma_map_type map_type = PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 578         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 579         bool acs_redirects = false;
 580         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 581         struct seq_buf acs_list;
 582         int acs_cnt = 0;
 583         int dist_a = 0;
 584         int dist_b = 0;
 585         char buf[128];
 586
 587         seq_buf_init(&acs_list, buf, sizeof(buf));
 588
 589         /*
 590          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 591          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 592          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 593          */
 594         while (a) {
 595                 dist_b = 0;
 596
 597                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 598                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, a);
 599                         acs_cnt++;
 600                 }
 601
 602                 bb = b;
 603
 604                 while (bb) {
 605                         if (a == bb)
 606                                 goto check_b_path_acs;
 607
 608                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 609                         dist_b++;
 610                 }
 611
 612                 a = pci_upstream_bridge(a);
 613                 dist_a++;
 614         }
 615
 616         *dist = dist_a + dist_b;
 617         goto map_through_host_bridge;
 618
 619 check_b_path_acs:
 620         bb = b;
 621
 622         while (bb) {
 623                 if (a == bb)
 624                         break;
 625
 626                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 627                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, bb);
 628                         acs_cnt++;
 629                 }
 630
 631                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 632         }
 633
 634         *dist = dist_a + dist_b;
 635
 636         if (!acs_cnt) {
 637                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 638                 goto done;
 639         }
 640
 641         if (verbose) {
 642                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0; /* drop final semicolon */
 643                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 644                          pci_name(provider));
 645                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 646                          acs_list.buffer);
 647         }
 648         acs_redirects = true;
 649
 650 map_through_host_bridge:
 651         if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 652             !host_bridge_whitelist(provider, client, acs_redirects)) {
 653                 if (verbose)
 654                         pci_warn(client, "cannot be used for peer-to-peer DMA as the client and provider (%s) do not share an upstream bridge or whitelisted host bridge\n",
 655                                  pci_name(provider));
 656                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 657         }
 658 done:
 659         rcu_read_lock();
 660         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 661         if (p2pdma)
 662                 xa_store(&p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 663                          xa_mk_value(map_type), GFP_KERNEL);
 664         rcu_read_unlock();
 665         return map_type;
 666 }
 667
 668 /**
 669  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 670  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 671  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 672  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 673  * @num_clients: number of clients in the array
 674  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 675  *
 676  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 677  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 678  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 679  * choice).
 680  *
 681  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 682  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 683  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 684  */
 685 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 686                              int num_clients, bool verbose)
 687 {
 688         enum pci_p2pdma_map_type map;
 689         bool not_supported = false;
 690         struct pci_dev *pci_client;
 691         int total_dist = 0;
 692         int i, distance;
 693
 694         if (num_clients == 0)
 695                 return -1;
 696
 697         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 698                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 699                 if (!pci_client) {
 700                         if (verbose)
 701                                 dev_warn(clients[i],
 702                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 703                         return -1;
 704                 }
 705
 706                 map = calc_map_type_and_dist(provider, pci_client, &distance,
 707                                              verbose);
 708
 709                 pci_dev_put(pci_client);
 710
 711                 if (map == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 712                         not_supported = true;
 713
 714                 if (not_supported && !verbose)
 715                         break;
 716
 717                 total_dist += distance;
 718         }
 719
 720         if (not_supported)
 721                 return -1;
 722
 723         return total_dist;
 724 }
 725 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 726
 727 /**
 728  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 729  * @pdev: PCI device to check
 730  */
 731 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 732 {
 733         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 734         bool res;
 735
 736         rcu_read_lock();
 737         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 738         res = p2pdma && p2pdma->p2pmem_published;
 739         rcu_read_unlock();
 740
 741         return res;
 742 }
 743 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 744
 745 /**
 746  * pci_p2pmem_find_many - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 747  *      the specified list of clients and shortest distance (as determined
 748  *      by pci_p2pmem_dma())
 749  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 750  * @num_clients: number of client devices in the list
 751  *
 752  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 753  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 754  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 755  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 756  * distance away, one will be chosen at random.
 757  *
 758  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 759  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 760  * found provider will also be assigned to the client list.
 761  */
 762 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 763 {
 764         struct pci_dev *pdev = NULL;
 765         int distance;
 766         int closest_distance = INT_MAX;
 767         struct pci_dev **closest_pdevs;
 768         int dev_cnt = 0;
 769         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 770         int i;
 771
 772         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 773         if (!closest_pdevs)
 774                 return NULL;
 775
 776         for_each_pci_dev(pdev) {
 777                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 778                         continue;
 779
 780                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 781                                                     num_clients, false);
 782                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 783                         continue;
 784
 785                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 786                         continue;
 787
 788                 if (distance < closest_distance) {
 789                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 790                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 791
 792                         dev_cnt = 0;
 793                         closest_distance = distance;
 794                 }
 795
 796                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 797         }
 798
 799         if (dev_cnt)
 800                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[get_random_u32_below(dev_cnt)]);
 801
 802         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 803                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 804
 805         kfree(closest_pdevs);
 806         return pdev;
 807 }
 808 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 809
 810 /**
 811  * pci_alloc_p2pmem - allocate peer-to-peer DMA memory
 812  * @pdev: the device to allocate memory from
 813  * @size: number of bytes to allocate
 814  *
 815  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 816  */
 817 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 818 {
 819         void *ret = NULL;
 820         struct percpu_ref *ref;
 821         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 822
 823         /*
 824          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 825          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 826          * read-lock.
 827          */
 828         rcu_read_lock();
 829         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 830         if (unlikely(!p2pdma))
 831                 goto out;
 832
 833         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, size, (void **) &ref);
 834         if (!ret)
 835                 goto out;
 836
 837         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 838                 gen_pool_free(p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 839                 ret = NULL;
 840                 goto out;
 841         }
 842 out:
 843         rcu_read_unlock();
 844         return ret;
 845 }
 846 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 847
 848 /**
 849  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 850  * @pdev: the device the memory was allocated from
 851  * @addr: address of the memory that was allocated
 852  * @size: number of bytes that were allocated
 853  */
 854 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 855 {
 856         struct percpu_ref *ref;
 857         struct pci_p2pdma *p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 858
 859         gen_pool_free_owner(p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 860                         (void **) &ref);
 861         percpu_ref_put(ref);
 862 }
 863 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 864
 865 /**
 866  * pci_p2pmem_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 867  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 868  * @pdev: the device the memory was allocated from
 869  * @addr: address of the memory that was allocated
 870  */
 871 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 872 {
 873         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 874
 875         if (!addr)
 876                 return 0;
 877
 878         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 879         if (!p2pdma)
 880                 return 0;
 881
 882         /*
 883          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 884          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 885          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 886          */
 887         return gen_pool_virt_to_phys(p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 888 }
 889 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 890
 891 /**
 892  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 893  * @pdev: the device to allocate memory from
 894  * @nents: the number of SG entries in the list
 895  * @length: number of bytes to allocate
 896  *
 897  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 898  */
 899 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 900                                          unsigned int *nents, u32 length)
 901 {
 902         struct scatterlist *sg;
 903         void *addr;
 904
 905         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 906         if (!sg)
 907                 return NULL;
 908
 909         sg_init_table(sg, 1);
 910
 911         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 912         if (!addr)
 913                 goto out_free_sg;
 914
 915         sg_set_buf(sg, addr, length);
 916         *nents = 1;
 917         return sg;
 918
 919 out_free_sg:
 920         kfree(sg);
 921         return NULL;
 922 }
 923 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 924
 925 /**
 926  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 927  * @pdev: the device to allocate memory from
 928  * @sgl: the allocated scatterlist
 929  */
 930 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 931 {
 932         struct scatterlist *sg;
 933         int count;
 934
 935         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 936                 if (!sg)
 937                         break;
 938
 939                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 940         }
 941         kfree(sgl);
 942 }
 943 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 944
 945 /**
 946  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 947  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 948  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 949  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 950  *
 951  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 952  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 953  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 954  * memory.
 955  */
 956 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 957 {
 958         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 959
 960         rcu_read_lock();
 961         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 962         if (p2pdma)
 963                 p2pdma->p2pmem_published = publish;
 964         rcu_read_unlock();
 965 }
 966 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 967
 968 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct dev_pagemap *pgmap,
 969                                                     struct device *dev)
 970 {
 971         enum pci_p2pdma_map_type type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 972         struct pci_dev *provider = to_p2p_pgmap(pgmap)->provider;
 973         struct pci_dev *client;
 974         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 975         int dist;
 976
 977         if (!provider->p2pdma)
 978                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 979
 980         if (!dev_is_pci(dev))
 981                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 982
 983         client = to_pci_dev(dev);
 984
 985         rcu_read_lock();
 986         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 987
 988         if (p2pdma)
 989                 type = xa_to_value(xa_load(&p2pdma->map_types,
 990                                            map_types_idx(client)));
 991         rcu_read_unlock();
 992
 993         if (type == PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN)
 994                 return calc_map_type_and_dist(provider, client, &dist, true);
 995
 996         return type;
 997 }
 998
 999 /**
1000  * pci_p2pdma_map_segment - map an sg segment determining the mapping type
1001  * @state: State structure that should be declared outside of the for_each_sg()
1002  *      loop and initialized to zero.
1003  * @dev: DMA device that's doing the mapping operation
1004  * @sg: scatterlist segment to map
1005  *
1006  * This is a helper to be used by non-IOMMU dma_map_sg() implementations where
1007  * the sg segment is the same for the page_link and the dma_address.
1008  *
1009  * Attempt to map a single segment in an SGL with the PCI bus address.
1010  * The segment must point to a PCI P2PDMA page and thus must be
1011  * wrapped in a is_pci_p2pdma_page(sg_page(sg)) check.
1012  *
1013  * Returns the type of mapping used and maps the page if the type is
1014  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
1015  */
1016 enum pci_p2pdma_map_type
1017 pci_p2pdma_map_segment(struct pci_p2pdma_map_state *state, struct device *dev,
1018                        struct scatterlist *sg)
1019 {
1020         if (state->pgmap != sg_page(sg)->pgmap) {
1021                 state->pgmap = sg_page(sg)->pgmap;
1022                 state->map = pci_p2pdma_map_type(state->pgmap, dev);
1023                 state->bus_off = to_p2p_pgmap(state->pgmap)->bus_offset;
1024         }
1025
1026         if (state->map == PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR) {
1027                 sg->dma_address = sg_phys(sg) + state->bus_off;
1028                 sg_dma_len(sg) = sg->length;
1029                 sg_dma_mark_bus_address(sg);
1030         }
1031
1032         return state->map;
1033 }
1034
1035 /**
1036  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
1037  *              to enable p2pdma
1038  * @page: contents of the value to be stored
1039  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
1040  *              (if one was specified in the stored value)
1041  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
1042  *
1043  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
1044  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
1045  * name) or a boolean (in any format kstrtobool() accepts). A false
1046  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
1047  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
1048  * expects the caller to use the specific provider.
1049  *
1050  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
1051  * the attribute.
1052  *
1053  * Returns 0 on success
1054  */
1055 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
1056                             bool *use_p2pdma)
1057 {
1058         struct device *dev;
1059
1060         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
1061         if (dev) {
1062                 *use_p2pdma = true;
1063                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
1064
1065                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
1066                         pci_err(*p2p_dev,
1067                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
1068                                 page);
1069                         pci_dev_put(*p2p_dev);
1070                         return -ENODEV;
1071                 }
1072
1073                 return 0;
1074         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
1075                 /*
1076                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
1077                  * like "0000:01:00.1", we don't want kstrtobool to think
1078                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
1079                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
1080                  */
1081         } else if (!kstrtobool(page, use_p2pdma)) {
1082                 return 0;
1083         }
1084
1085         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
1086         return -ENODEV;
1087 }
1088 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
1089
1090 /**
1091  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
1092  *              whether p2pdma is enabled
1093  * @page: contents of the stored value
1094  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
1095  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
1096  *
1097  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
1098  * to show the value of the attribute.
1099  *
1100  * Returns 0 on success
1101  */
1102 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
1103                                bool use_p2pdma)
1104 {
1105         if (!use_p2pdma)
1106                 return sprintf(page, "0\n");
1107
1108         if (!p2p_dev)
1109                 return sprintf(page, "1\n");
1110
1111         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
1112 }
1113 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);