drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_drm_gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) Fuzhou Rockchip Electronics Co.Ltd
   4  * Author:Mark Yao <[email protected]>
   5  */
   6
   7 #include <linux/dma-buf.h>
   8 #include <linux/iommu.h>
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10
  11 #include <drm/drm.h>
  12 #include <drm/drm_gem.h>
  13 #include <drm/drm_prime.h>
  14 #include <drm/drm_vma_manager.h>
  15
  16 #include "rockchip_drm_drv.h"
  17 #include "rockchip_drm_gem.h"
  18
  19 static int rockchip_gem_iommu_map(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  20 {
  21         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  22         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  23         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  24         ssize_t ret;
  25
  26         mutex_lock(&private->mm_lock);
  27         ret = drm_mm_insert_node_generic(&private->mm, &rk_obj->mm,
  28                                          rk_obj->base.size, PAGE_SIZE,
  29                                          0, 0);
  30         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  31
  32         if (ret < 0) {
  33                 DRM_ERROR("out of I/O virtual memory: %zd\n", ret);
  34                 return ret;
  35         }
  36
  37         rk_obj->dma_addr = rk_obj->mm.start;
  38
  39         ret = iommu_map_sg(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->sgt->sgl,
  40                            rk_obj->sgt->nents, prot);
  41         if (ret < rk_obj->base.size) {
  42                 DRM_ERROR("failed to map buffer: size=%zd request_size=%zd\n",
  43                           ret, rk_obj->base.size);
  44                 ret = -ENOMEM;
  45                 goto err_remove_node;
  46         }
  47
  48         rk_obj->size = ret;
  49
  50         return 0;
  51
  52 err_remove_node:
  53         mutex_lock(&private->mm_lock);
  54         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  55         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  56
  57         return ret;
  58 }
  59
  60 static int rockchip_gem_iommu_unmap(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  61 {
  62         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  63         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  64
  65         iommu_unmap(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->size);
  66
  67         mutex_lock(&private->mm_lock);
  68
  69         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  70
  71         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  72
  73         return 0;
  74 }
  75
  76 static int rockchip_gem_get_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  77 {
  78         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  79         int ret, i;
  80         struct scatterlist *s;
  81
  82         rk_obj->pages = drm_gem_get_pages(&rk_obj->base);
  83         if (IS_ERR(rk_obj->pages))
  84                 return PTR_ERR(rk_obj->pages);
  85
  86         rk_obj->num_pages = rk_obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
  87
  88         rk_obj->sgt = drm_prime_pages_to_sg(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
  89         if (IS_ERR(rk_obj->sgt)) {
  90                 ret = PTR_ERR(rk_obj->sgt);
  91                 goto err_put_pages;
  92         }
  93
  94         /*
  95          * Fake up the SG table so that dma_sync_sg_for_device() can be used
  96          * to flush the pages associated with it.
  97          *
  98          * TODO: Replace this by drm_clflush_sg() once it can be implemented
  99          * without relying on symbols that are not exported.
 100          */
 101         for_each_sg(rk_obj->sgt->sgl, s, rk_obj->sgt->nents, i)
 102                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 103
 104         dma_sync_sg_for_device(drm->dev, rk_obj->sgt->sgl, rk_obj->sgt->nents,
 105                                DMA_TO_DEVICE);
 106
 107         return 0;
 108
 109 err_put_pages:
 110         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, false, false);
 111         return ret;
 112 }
 113
 114 static void rockchip_gem_put_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 115 {
 116         sg_free_table(rk_obj->sgt);
 117         kfree(rk_obj->sgt);
 118         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, true, true);
 119 }
 120
 121 static int rockchip_gem_alloc_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 122                                     bool alloc_kmap)
 123 {
 124         int ret;
 125
 126         ret = rockchip_gem_get_pages(rk_obj);
 127         if (ret < 0)
 128                 return ret;
 129
 130         ret = rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 131         if (ret < 0)
 132                 goto err_free;
 133
 134         if (alloc_kmap) {
 135                 rk_obj->kvaddr = vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 136                                       pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 137                 if (!rk_obj->kvaddr) {
 138                         DRM_ERROR("failed to vmap() buffer\n");
 139                         ret = -ENOMEM;
 140                         goto err_unmap;
 141                 }
 142         }
 143
 144         return 0;
 145
 146 err_unmap:
 147         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 148 err_free:
 149         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 150
 151         return ret;
 152 }
 153
 154 static int rockchip_gem_alloc_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 155                                   bool alloc_kmap)
 156 {
 157         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 158         struct drm_device *drm = obj->dev;
 159
 160         rk_obj->dma_attrs = DMA_ATTR_WRITE_COMBINE;
 161
 162         if (!alloc_kmap)
 163                 rk_obj->dma_attrs |= DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING;
 164
 165         rk_obj->kvaddr = dma_alloc_attrs(drm->dev, obj->size,
 166                                          &rk_obj->dma_addr, GFP_KERNEL,
 167                                          rk_obj->dma_attrs);
 168         if (!rk_obj->kvaddr) {
 169                 DRM_ERROR("failed to allocate %zu byte dma buffer", obj->size);
 170                 return -ENOMEM;
 171         }
 172
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 static int rockchip_gem_alloc_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 177                                   bool alloc_kmap)
 178 {
 179         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 180         struct drm_device *drm = obj->dev;
 181         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 182
 183         if (private->domain)
 184                 return rockchip_gem_alloc_iommu(rk_obj, alloc_kmap);
 185         else
 186                 return rockchip_gem_alloc_dma(rk_obj, alloc_kmap);
 187 }
 188
 189 static void rockchip_gem_free_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 190 {
 191         vunmap(rk_obj->kvaddr);
 192         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 193         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 194 }
 195
 196 static void rockchip_gem_free_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 197 {
 198         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 199         struct drm_device *drm = obj->dev;
 200
 201         dma_free_attrs(drm->dev, obj->size, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 202                        rk_obj->dma_attrs);
 203 }
 204
 205 static void rockchip_gem_free_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 206 {
 207         if (rk_obj->pages)
 208                 rockchip_gem_free_iommu(rk_obj);
 209         else
 210                 rockchip_gem_free_dma(rk_obj);
 211 }
 212
 213 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(struct drm_gem_object *obj,
 214                                               struct vm_area_struct *vma)
 215 {
 216         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 217         unsigned int count = obj->size >> PAGE_SHIFT;
 218         unsigned long user_count = vma_pages(vma);
 219
 220         if (user_count == 0)
 221                 return -ENXIO;
 222
 223         return vm_map_pages(vma, rk_obj->pages, count);
 224 }
 225
 226 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(struct drm_gem_object *obj,
 227                                             struct vm_area_struct *vma)
 228 {
 229         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 230         struct drm_device *drm = obj->dev;
 231
 232         return dma_mmap_attrs(drm->dev, vma, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 233                               obj->size, rk_obj->dma_attrs);
 234 }
 235
 236 static int rockchip_drm_gem_object_mmap(struct drm_gem_object *obj,
 237                                         struct vm_area_struct *vma)
 238 {
 239         int ret;
 240         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 241
 242         /*
 243          * We allocated a struct page table for rk_obj, so clear
 244          * VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap_obj()/drm_gem_mmap().
 245          */
 246         vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 247
 248         if (rk_obj->pages)
 249                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(obj, vma);
 250         else
 251                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(obj, vma);
 252
 253         if (ret)
 254                 drm_gem_vm_close(vma);
 255
 256         return ret;
 257 }
 258
 259 int rockchip_gem_mmap_buf(struct drm_gem_object *obj,
 260                           struct vm_area_struct *vma)
 261 {
 262         int ret;
 263
 264         ret = drm_gem_mmap_obj(obj, obj->size, vma);
 265         if (ret)
 266                 return ret;
 267
 268         return rockchip_drm_gem_object_mmap(obj, vma);
 269 }
 270
 271 /* drm driver mmap file operations */
 272 int rockchip_gem_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
 273 {
 274         struct drm_gem_object *obj;
 275         int ret;
 276
 277         ret = drm_gem_mmap(filp, vma);
 278         if (ret)
 279                 return ret;
 280
 281         /*
 282          * Set vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM) to 0 and map the
 283          * whole buffer from the start.
 284          */
 285         vma->vm_pgoff = 0;
 286
 287         obj = vma->vm_private_data;
 288
 289         return rockchip_drm_gem_object_mmap(obj, vma);
 290 }
 291
 292 static void rockchip_gem_release_object(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 293 {
 294         drm_gem_object_release(&rk_obj->base);
 295         kfree(rk_obj);
 296 }
 297
 298 static struct rockchip_gem_object *
 299         rockchip_gem_alloc_object(struct drm_device *drm, unsigned int size)
 300 {
 301         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 302         struct drm_gem_object *obj;
 303
 304         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 305
 306         rk_obj = kzalloc(sizeof(*rk_obj), GFP_KERNEL);
 307         if (!rk_obj)
 308                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 309
 310         obj = &rk_obj->base;
 311
 312         drm_gem_object_init(drm, obj, size);
 313
 314         return rk_obj;
 315 }
 316
 317 struct rockchip_gem_object *
 318 rockchip_gem_create_object(struct drm_device *drm, unsigned int size,
 319                            bool alloc_kmap)
 320 {
 321         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 322         int ret;
 323
 324         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, size);
 325         if (IS_ERR(rk_obj))
 326                 return rk_obj;
 327
 328         ret = rockchip_gem_alloc_buf(rk_obj, alloc_kmap);
 329         if (ret)
 330                 goto err_free_rk_obj;
 331
 332         return rk_obj;
 333
 334 err_free_rk_obj:
 335         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 336         return ERR_PTR(ret);
 337 }
 338
 339 /*
 340  * rockchip_gem_free_object - (struct drm_driver)->gem_free_object_unlocked
 341  * callback function
 342  */
 343 void rockchip_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
 344 {
 345         struct drm_device *drm = obj->dev;
 346         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 347         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 348
 349         if (obj->import_attach) {
 350                 if (private->domain) {
 351                         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 352                 } else {
 353                         dma_unmap_sg(drm->dev, rk_obj->sgt->sgl,
 354                                      rk_obj->sgt->nents, DMA_BIDIRECTIONAL);
 355                 }
 356                 drm_prime_gem_destroy(obj, rk_obj->sgt);
 357         } else {
 358                 rockchip_gem_free_buf(rk_obj);
 359         }
 360
 361         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 362 }
 363
 364 /*
 365  * rockchip_gem_create_with_handle - allocate an object with the given
 366  * size and create a gem handle on it
 367  *
 368  * returns a struct rockchip_gem_object* on success or ERR_PTR values
 369  * on failure.
 370  */
 371 static struct rockchip_gem_object *
 372 rockchip_gem_create_with_handle(struct drm_file *file_priv,
 373                                 struct drm_device *drm, unsigned int size,
 374                                 unsigned int *handle)
 375 {
 376         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 377         struct drm_gem_object *obj;
 378         int ret;
 379
 380         rk_obj = rockchip_gem_create_object(drm, size, false);
 381         if (IS_ERR(rk_obj))
 382                 return ERR_CAST(rk_obj);
 383
 384         obj = &rk_obj->base;
 385
 386         /*
 387          * allocate a id of idr table where the obj is registered
 388          * and handle has the id what user can see.
 389          */
 390         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, obj, handle);
 391         if (ret)
 392                 goto err_handle_create;
 393
 394         /* drop reference from allocate - handle holds it now. */
 395         drm_gem_object_put_unlocked(obj);
 396
 397         return rk_obj;
 398
 399 err_handle_create:
 400         rockchip_gem_free_object(obj);
 401
 402         return ERR_PTR(ret);
 403 }
 404
 405 /*
 406  * rockchip_gem_dumb_create - (struct drm_driver)->dumb_create callback
 407  * function
 408  *
 409  * This aligns the pitch and size arguments to the minimum required. wrap
 410  * this into your own function if you need bigger alignment.
 411  */
 412 int rockchip_gem_dumb_create(struct drm_file *file_priv,
 413                              struct drm_device *dev,
 414                              struct drm_mode_create_dumb *args)
 415 {
 416         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 417         int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 418
 419         /*
 420          * align to 64 bytes since Mali requires it.
 421          */
 422         args->pitch = ALIGN(min_pitch, 64);
 423         args->size = args->pitch * args->height;
 424
 425         rk_obj = rockchip_gem_create_with_handle(file_priv, dev, args->size,
 426                                                  &args->handle);
 427
 428         return PTR_ERR_OR_ZERO(rk_obj);
 429 }
 430
 431 /*
 432  * Allocate a sg_table for this GEM object.
 433  * Note: Both the table's contents, and the sg_table itself must be freed by
 434  *       the caller.
 435  * Returns a pointer to the newly allocated sg_table, or an ERR_PTR() error.
 436  */
 437 struct sg_table *rockchip_gem_prime_get_sg_table(struct drm_gem_object *obj)
 438 {
 439         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 440         struct drm_device *drm = obj->dev;
 441         struct sg_table *sgt;
 442         int ret;
 443
 444         if (rk_obj->pages)
 445                 return drm_prime_pages_to_sg(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
 446
 447         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 448         if (!sgt)
 449                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 450
 451         ret = dma_get_sgtable_attrs(drm->dev, sgt, rk_obj->kvaddr,
 452                                     rk_obj->dma_addr, obj->size,
 453                                     rk_obj->dma_attrs);
 454         if (ret) {
 455                 DRM_ERROR("failed to allocate sgt, %d\n", ret);
 456                 kfree(sgt);
 457                 return ERR_PTR(ret);
 458         }
 459
 460         return sgt;
 461 }
 462
 463 static unsigned long rockchip_sg_get_contiguous_size(struct sg_table *sgt,
 464                                                      int count)
 465 {
 466         struct scatterlist *s;
 467         dma_addr_t expected = sg_dma_address(sgt->sgl);
 468         unsigned int i;
 469         unsigned long size = 0;
 470
 471         for_each_sg(sgt->sgl, s, count, i) {
 472                 if (sg_dma_address(s) != expected)
 473                         break;
 474                 expected = sg_dma_address(s) + sg_dma_len(s);
 475                 size += sg_dma_len(s);
 476         }
 477         return size;
 478 }
 479
 480 static int
 481 rockchip_gem_iommu_map_sg(struct drm_device *drm,
 482                           struct dma_buf_attachment *attach,
 483                           struct sg_table *sg,
 484                           struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 485 {
 486         rk_obj->sgt = sg;
 487         return rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 488 }
 489
 490 static int
 491 rockchip_gem_dma_map_sg(struct drm_device *drm,
 492                         struct dma_buf_attachment *attach,
 493                         struct sg_table *sg,
 494                         struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 495 {
 496         int count = dma_map_sg(drm->dev, sg->sgl, sg->nents,
 497                                DMA_BIDIRECTIONAL);
 498         if (!count)
 499                 return -EINVAL;
 500
 501         if (rockchip_sg_get_contiguous_size(sg, count) < attach->dmabuf->size) {
 502                 DRM_ERROR("failed to map sg_table to contiguous linear address.\n");
 503                 dma_unmap_sg(drm->dev, sg->sgl, sg->nents,
 504                              DMA_BIDIRECTIONAL);
 505                 return -EINVAL;
 506         }
 507
 508         rk_obj->dma_addr = sg_dma_address(sg->sgl);
 509         rk_obj->sgt = sg;
 510         return 0;
 511 }
 512
 513 struct drm_gem_object *
 514 rockchip_gem_prime_import_sg_table(struct drm_device *drm,
 515                                    struct dma_buf_attachment *attach,
 516                                    struct sg_table *sg)
 517 {
 518         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 519         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 520         int ret;
 521
 522         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, attach->dmabuf->size);
 523         if (IS_ERR(rk_obj))
 524                 return ERR_CAST(rk_obj);
 525
 526         if (private->domain)
 527                 ret = rockchip_gem_iommu_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 528         else
 529                 ret = rockchip_gem_dma_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 530
 531         if (ret < 0) {
 532                 DRM_ERROR("failed to import sg table: %d\n", ret);
 533                 goto err_free_rk_obj;
 534         }
 535
 536         return &rk_obj->base;
 537
 538 err_free_rk_obj:
 539         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 540         return ERR_PTR(ret);
 541 }
 542
 543 void *rockchip_gem_prime_vmap(struct drm_gem_object *obj)
 544 {
 545         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 546
 547         if (rk_obj->pages)
 548                 return vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 549                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 550
 551         if (rk_obj->dma_attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
 552                 return NULL;
 553
 554         return rk_obj->kvaddr;
 555 }
 556
 557 void rockchip_gem_prime_vunmap(struct drm_gem_object *obj, void *vaddr)
 558 {
 559         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 560
 561         if (rk_obj->pages) {
 562                 vunmap(vaddr);
 563                 return;
 564         }
 565
 566         /* Nothing to do if allocated by DMA mapping API. */
 567 }