drivers/gpu/drm/tegra/gem.c

   1 /*
   2  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
   5  * Copyright (C) 2013-2015 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
   6  *
   7  * Based on the GEM/CMA helpers
   8  *
   9  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  13  * published by the Free Software Foundation.
  14  */
  15
  16 #include <linux/dma-buf.h>
  17 #include <linux/iommu.h>
  18 #include <drm/tegra_drm.h>
  19
  20 #include "drm.h"
  21 #include "gem.h"
  22
  23 static inline struct tegra_bo *host1x_to_tegra_bo(struct host1x_bo *bo)
  24 {
  25         return container_of(bo, struct tegra_bo, base);
  26 }
  27
  28 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
  29 {
  30         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  31
  32         drm_gem_object_unreference_unlocked(&obj->gem);
  33 }
  34
  35 static dma_addr_t tegra_bo_pin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table **sgt)
  36 {
  37         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  38
  39         *sgt = obj->sgt;
  40
  41         return obj->paddr;
  42 }
  43
  44 static void tegra_bo_unpin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table *sgt)
  45 {
  46 }
  47
  48 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
  49 {
  50         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  51
  52         if (obj->vaddr)
  53                 return obj->vaddr;
  54         else if (obj->gem.import_attach)
  55                 return dma_buf_vmap(obj->gem.import_attach->dmabuf);
  56         else
  57                 return vmap(obj->pages, obj->num_pages, VM_MAP,
  58                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
  59 }
  60
  61 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
  62 {
  63         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  64
  65         if (obj->vaddr)
  66                 return;
  67         else if (obj->gem.import_attach)
  68                 dma_buf_vunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, addr);
  69         else
  70                 vunmap(addr);
  71 }
  72
  73 static void *tegra_bo_kmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page)
  74 {
  75         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  76
  77         if (obj->vaddr)
  78                 return obj->vaddr + page * PAGE_SIZE;
  79         else if (obj->gem.import_attach)
  80                 return dma_buf_kmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, page);
  81         else
  82                 return vmap(obj->pages + page, 1, VM_MAP,
  83                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
  84 }
  85
  86 static void tegra_bo_kunmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page,
  87                             void *addr)
  88 {
  89         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  90
  91         if (obj->vaddr)
  92                 return;
  93         else if (obj->gem.import_attach)
  94                 dma_buf_kunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, page, addr);
  95         else
  96                 vunmap(addr);
  97 }
  98
  99 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
 100 {
 101         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 102
 103         drm_gem_object_reference(&obj->gem);
 104
 105         return bo;
 106 }
 107
 108 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
 109         .get = tegra_bo_get,
 110         .put = tegra_bo_put,
 111         .pin = tegra_bo_pin,
 112         .unpin = tegra_bo_unpin,
 113         .mmap = tegra_bo_mmap,
 114         .munmap = tegra_bo_munmap,
 115         .kmap = tegra_bo_kmap,
 116         .kunmap = tegra_bo_kunmap,
 117 };
 118
 119 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 120 {
 121         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
 122         ssize_t err;
 123
 124         if (bo->mm)
 125                 return -EBUSY;
 126
 127         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 128         if (!bo->mm)
 129                 return -ENOMEM;
 130
 131         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 132
 133         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm,
 134                                          bo->mm, bo->gem.size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 135         if (err < 0) {
 136                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %zd\n",
 137                         err);
 138                 goto unlock;
 139         }
 140
 141         bo->paddr = bo->mm->start;
 142
 143         err = iommu_map_sg(tegra->domain, bo->paddr, bo->sgt->sgl,
 144                            bo->sgt->nents, prot);
 145         if (err < 0) {
 146                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer: %zd\n", err);
 147                 goto remove;
 148         }
 149
 150         bo->size = err;
 151
 152         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 153
 154         return 0;
 155
 156 remove:
 157         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 158 unlock:
 159         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 160         kfree(bo->mm);
 161         return err;
 162 }
 163
 164 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 165 {
 166         if (!bo->mm)
 167                 return 0;
 168
 169         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 170         iommu_unmap(tegra->domain, bo->paddr, bo->size);
 171         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 172         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 173
 174         kfree(bo->mm);
 175
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 180                                               size_t size)
 181 {
 182         struct tegra_bo *bo;
 183         int err;
 184
 185         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 186         if (!bo)
 187                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 188
 189         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 190         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 191
 192         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 193         if (err < 0)
 194                 goto free;
 195
 196         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 197         if (err < 0)
 198                 goto release;
 199
 200         return bo;
 201
 202 release:
 203         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 204 free:
 205         kfree(bo);
 206         return ERR_PTR(err);
 207 }
 208
 209 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 210 {
 211         if (bo->pages) {
 212                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 213                 sg_free_table(bo->sgt);
 214                 kfree(bo->sgt);
 215         } else if (bo->vaddr) {
 216                 dma_free_wc(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr, bo->paddr);
 217         }
 218 }
 219
 220 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 221 {
 222         struct scatterlist *s;
 223         unsigned int i;
 224
 225         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 226         if (IS_ERR(bo->pages))
 227                 return PTR_ERR(bo->pages);
 228
 229         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
 230
 231         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->pages, bo->num_pages);
 232         if (IS_ERR(bo->sgt))
 233                 goto put_pages;
 234
 235         /*
 236          * Fake up the SG table so that dma_sync_sg_for_device() can be used
 237          * to flush the pages associated with it.
 238          *
 239          * TODO: Replace this by drm_clflash_sg() once it can be implemented
 240          * without relying on symbols that are not exported.
 241          */
 242         for_each_sg(bo->sgt->sgl, s, bo->sgt->nents, i)
 243                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 244
 245         dma_sync_sg_for_device(drm->dev, bo->sgt->sgl, bo->sgt->nents,
 246                                DMA_TO_DEVICE);
 247
 248         return 0;
 249
 250 put_pages:
 251         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 252         return PTR_ERR(bo->sgt);
 253 }
 254
 255 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 256 {
 257         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 258         int err;
 259
 260         if (tegra->domain) {
 261                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
 262                 if (err < 0)
 263                         return err;
 264
 265                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 266                 if (err < 0) {
 267                         tegra_bo_free(drm, bo);
 268                         return err;
 269                 }
 270         } else {
 271                 size_t size = bo->gem.size;
 272
 273                 bo->vaddr = dma_alloc_wc(drm->dev, size, &bo->paddr,
 274                                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 275                 if (!bo->vaddr) {
 276                         dev_err(drm->dev,
 277                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 278                                 size);
 279                         return -ENOMEM;
 280                 }
 281         }
 282
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 287                                  unsigned long flags)
 288 {
 289         struct tegra_bo *bo;
 290         int err;
 291
 292         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 293         if (IS_ERR(bo))
 294                 return bo;
 295
 296         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
 297         if (err < 0)
 298                 goto release;
 299
 300         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 301                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 302
 303         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 304                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 305
 306         return bo;
 307
 308 release:
 309         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 310         kfree(bo);
 311         return ERR_PTR(err);
 312 }
 313
 314 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 315                                              struct drm_device *drm,
 316                                              size_t size,
 317                                              unsigned long flags,
 318                                              u32 *handle)
 319 {
 320         struct tegra_bo *bo;
 321         int err;
 322
 323         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 324         if (IS_ERR(bo))
 325                 return bo;
 326
 327         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 328         if (err) {
 329                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 330                 return ERR_PTR(err);
 331         }
 332
 333         drm_gem_object_unreference_unlocked(&bo->gem);
 334
 335         return bo;
 336 }
 337
 338 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 339                                         struct dma_buf *buf)
 340 {
 341         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 342         struct dma_buf_attachment *attach;
 343         struct tegra_bo *bo;
 344         int err;
 345
 346         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 347         if (IS_ERR(bo))
 348                 return bo;
 349
 350         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 351         if (IS_ERR(attach)) {
 352                 err = PTR_ERR(attach);
 353                 goto free;
 354         }
 355
 356         get_dma_buf(buf);
 357
 358         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 359         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 360                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 361                 goto detach;
 362         }
 363
 364         if (tegra->domain) {
 365                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 366                 if (err < 0)
 367                         goto detach;
 368         } else {
 369                 if (bo->sgt->nents > 1) {
 370                         err = -EINVAL;
 371                         goto detach;
 372                 }
 373
 374                 bo->paddr = sg_dma_address(bo->sgt->sgl);
 375         }
 376
 377         bo->gem.import_attach = attach;
 378
 379         return bo;
 380
 381 detach:
 382         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 383                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 384
 385         dma_buf_detach(buf, attach);
 386         dma_buf_put(buf);
 387 free:
 388         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 389         kfree(bo);
 390         return ERR_PTR(err);
 391 }
 392
 393 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 394 {
 395         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 396         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 397
 398         if (tegra->domain)
 399                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 400
 401         if (gem->import_attach) {
 402                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 403                                          DMA_TO_DEVICE);
 404                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 405         } else {
 406                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 407         }
 408
 409         drm_gem_object_release(gem);
 410         kfree(bo);
 411 }
 412
 413 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 414                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 415 {
 416         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 417         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 418         struct tegra_bo *bo;
 419
 420         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 421         args->size = args->pitch * args->height;
 422
 423         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 424                                          &args->handle);
 425         if (IS_ERR(bo))
 426                 return PTR_ERR(bo);
 427
 428         return 0;
 429 }
 430
 431 int tegra_bo_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 432                              u32 handle, u64 *offset)
 433 {
 434         struct drm_gem_object *gem;
 435         struct tegra_bo *bo;
 436
 437         gem = drm_gem_object_lookup(file, handle);
 438         if (!gem) {
 439                 dev_err(drm->dev, "failed to lookup GEM object\n");
 440                 return -EINVAL;
 441         }
 442
 443         bo = to_tegra_bo(gem);
 444
 445         *offset = drm_vma_node_offset_addr(&bo->gem.vma_node);
 446
 447         drm_gem_object_unreference_unlocked(gem);
 448
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 static int tegra_bo_fault(struct vm_fault *vmf)
 453 {
 454         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 455         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 456         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 457         struct page *page;
 458         pgoff_t offset;
 459         int err;
 460
 461         if (!bo->pages)
 462                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 463
 464         offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 465         page = bo->pages[offset];
 466
 467         err = vm_insert_page(vma, vmf->address, page);
 468         switch (err) {
 469         case -EAGAIN:
 470         case 0:
 471         case -ERESTARTSYS:
 472         case -EINTR:
 473         case -EBUSY:
 474                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 475
 476         case -ENOMEM:
 477                 return VM_FAULT_OOM;
 478         }
 479
 480         return VM_FAULT_SIGBUS;
 481 }
 482
 483 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 484         .fault = tegra_bo_fault,
 485         .open = drm_gem_vm_open,
 486         .close = drm_gem_vm_close,
 487 };
 488
 489 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 490 {
 491         struct drm_gem_object *gem;
 492         struct tegra_bo *bo;
 493         int ret;
 494
 495         ret = drm_gem_mmap(file, vma);
 496         if (ret)
 497                 return ret;
 498
 499         gem = vma->vm_private_data;
 500         bo = to_tegra_bo(gem);
 501
 502         if (!bo->pages) {
 503                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 504
 505                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 506                 vma->vm_pgoff = 0;
 507
 508                 ret = dma_mmap_wc(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr, bo->paddr,
 509                                   gem->size);
 510                 if (ret) {
 511                         drm_gem_vm_close(vma);
 512                         return ret;
 513                 }
 514
 515                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 516         } else {
 517                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 518
 519                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 520                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 521
 522                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 523         }
 524
 525         return 0;
 526 }
 527
 528 static struct sg_table *
 529 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 530                             enum dma_data_direction dir)
 531 {
 532         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 533         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 534         struct sg_table *sgt;
 535
 536         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 537         if (!sgt)
 538                 return NULL;
 539
 540         if (bo->pages) {
 541                 struct scatterlist *sg;
 542                 unsigned int i;
 543
 544                 if (sg_alloc_table(sgt, bo->num_pages, GFP_KERNEL))
 545                         goto free;
 546
 547                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, bo->num_pages, i)
 548                         sg_set_page(sg, bo->pages[i], PAGE_SIZE, 0);
 549
 550                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 551                         goto free;
 552         } else {
 553                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 554                         goto free;
 555
 556                 sg_dma_address(sgt->sgl) = bo->paddr;
 557                 sg_dma_len(sgt->sgl) = gem->size;
 558         }
 559
 560         return sgt;
 561
 562 free:
 563         sg_free_table(sgt);
 564         kfree(sgt);
 565         return NULL;
 566 }
 567
 568 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 569                                           struct sg_table *sgt,
 570                                           enum dma_data_direction dir)
 571 {
 572         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 573         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 574
 575         if (bo->pages)
 576                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 577
 578         sg_free_table(sgt);
 579         kfree(sgt);
 580 }
 581
 582 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 583 {
 584         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 585 }
 586
 587 static void *tegra_gem_prime_kmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 588                                          unsigned long page)
 589 {
 590         return NULL;
 591 }
 592
 593 static void tegra_gem_prime_kunmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 594                                           unsigned long page,
 595                                           void *addr)
 596 {
 597 }
 598
 599 static void *tegra_gem_prime_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page)
 600 {
 601         return NULL;
 602 }
 603
 604 static void tegra_gem_prime_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page,
 605                                    void *addr)
 606 {
 607 }
 608
 609 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 610 {
 611         return -EINVAL;
 612 }
 613
 614 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 615 {
 616         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 617         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 618
 619         return bo->vaddr;
 620 }
 621
 622 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 623 {
 624 }
 625
 626 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 627         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 628         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 629         .release = tegra_gem_prime_release,
 630         .map_atomic = tegra_gem_prime_kmap_atomic,
 631         .unmap_atomic = tegra_gem_prime_kunmap_atomic,
 632         .map = tegra_gem_prime_kmap,
 633         .unmap = tegra_gem_prime_kunmap,
 634         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 635         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 636         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 637 };
 638
 639 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_device *drm,
 640                                        struct drm_gem_object *gem,
 641                                        int flags)
 642 {
 643         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 644
 645         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
 646         exp_info.size = gem->size;
 647         exp_info.flags = flags;
 648         exp_info.priv = gem;
 649
 650         return drm_gem_dmabuf_export(drm, &exp_info);
 651 }
 652
 653 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 654                                               struct dma_buf *buf)
 655 {
 656         struct tegra_bo *bo;
 657
 658         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 659                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 660
 661                 if (gem->dev == drm) {
 662                         drm_gem_object_reference(gem);
 663                         return gem;
 664                 }
 665         }
 666
 667         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 668         if (IS_ERR(bo))
 669                 return ERR_CAST(bo);
 670
 671         return &bo->gem;
 672 }