Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
4  *
5  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
6  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
7  *
8  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
9  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
10  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
11  * refining of this idea.
12  */
13
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/dma-buf.h>
17 #include <linux/dma-fence.h>
18 #include <linux/dma-fence-unwrap.h>
19 #include <linux/anon_inodes.h>
20 #include <linux/export.h>
21 #include <linux/debugfs.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/sync_file.h>
25 #include <linux/poll.h>
26 #include <linux/dma-resv.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/mount.h>
29 #include <linux/pseudo_fs.h>
30
31 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
32 #include <uapi/linux/magic.h>
33
34 #include "dma-buf-sysfs-stats.h"
35
36 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
37
38 struct dma_buf_list {
39         struct list_head head;
40         struct mutex lock;
41 };
42
43 static struct dma_buf_list db_list;
44
45 static char *dmabuffs_dname(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen)
46 {
47         struct dma_buf *dmabuf;
48         char name[DMA_BUF_NAME_LEN];
49         ssize_t ret = 0;
50
51         dmabuf = dentry->d_fsdata;
52         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
53         if (dmabuf->name)
54                 ret = strscpy(name, dmabuf->name, sizeof(name));
55         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
56
57         return dynamic_dname(buffer, buflen, "/%s:%s",
58                              dentry->d_name.name, ret > 0 ? name : "");
59 }
60
61 static void dma_buf_release(struct dentry *dentry)
62 {
63         struct dma_buf *dmabuf;
64
65         dmabuf = dentry->d_fsdata;
66         if (unlikely(!dmabuf))
67                 return;
68
69         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
70
71         /*
72          * If you hit this BUG() it could mean:
73          * * There's a file reference imbalance in dma_buf_poll / dma_buf_poll_cb or somewhere else
74          * * dmabuf->cb_in/out.active are non-0 despite no pending fence callback
75          */
76         BUG_ON(dmabuf->cb_in.active || dmabuf->cb_out.active);
77
78         dma_buf_stats_teardown(dmabuf);
79         dmabuf->ops->release(dmabuf);
80
81         if (dmabuf->resv == (struct dma_resv *)&dmabuf[1])
82                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
83
84         WARN_ON(!list_empty(&dmabuf->attachments));
85         module_put(dmabuf->owner);
86         kfree(dmabuf->name);
87         kfree(dmabuf);
88 }
89
90 static int dma_buf_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
91 {
92         struct dma_buf *dmabuf;
93
94         if (!is_dma_buf_file(file))
95                 return -EINVAL;
96
97         dmabuf = file->private_data;
98         if (dmabuf) {
99                 mutex_lock(&db_list.lock);
100                 list_del(&dmabuf->list_node);
101                 mutex_unlock(&db_list.lock);
102         }
103
104         return 0;
105 }
106
107 static const struct dentry_operations dma_buf_dentry_ops = {
108         .d_dname = dmabuffs_dname,
109         .d_release = dma_buf_release,
110 };
111
112 static struct vfsmount *dma_buf_mnt;
113
114 static int dma_buf_fs_init_context(struct fs_context *fc)
115 {
116         struct pseudo_fs_context *ctx;
117
118         ctx = init_pseudo(fc, DMA_BUF_MAGIC);
119         if (!ctx)
120                 return -ENOMEM;
121         ctx->dops = &dma_buf_dentry_ops;
122         return 0;
123 }
124
125 static struct file_system_type dma_buf_fs_type = {
126         .name = "dmabuf",
127         .init_fs_context = dma_buf_fs_init_context,
128         .kill_sb = kill_anon_super,
129 };
130
131 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
132 {
133         struct dma_buf *dmabuf;
134
135         if (!is_dma_buf_file(file))
136                 return -EINVAL;
137
138         dmabuf = file->private_data;
139
140         /* check if buffer supports mmap */
141         if (!dmabuf->ops->mmap)
142                 return -EINVAL;
143
144         /* check for overflowing the buffer's size */
145         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
146             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
147                 return -EINVAL;
148
149         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
150 }
151
152 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
153 {
154         struct dma_buf *dmabuf;
155         loff_t base;
156
157         if (!is_dma_buf_file(file))
158                 return -EBADF;
159
160         dmabuf = file->private_data;
161
162         /* only support discovering the end of the buffer,
163            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
164            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
165         if (whence == SEEK_END)
166                 base = dmabuf->size;
167         else if (whence == SEEK_SET)
168                 base = 0;
169         else
170                 return -EINVAL;
171
172         if (offset != 0)
173                 return -EINVAL;
174
175         return base + offset;
176 }
177
178 /**
179  * DOC: implicit fence polling
180  *
181  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
182  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct dma_fence)
183  * can be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
184  * provided in the &dma_resv structure.
185  *
186  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
187  * and related system calls:
188  *
189  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
190  *   most recent write or exclusive fence.
191  *
192  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
193  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
194  *
195  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
196  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
197  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
198  *
199  * As an alternative to poll(), the set of fences on DMA buffer can be
200  * exported as a &sync_file using &dma_buf_sync_file_export.
201  */
202
203 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
204 {
205         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
206         struct dma_buf *dmabuf = container_of(dcb->poll, struct dma_buf, poll);
207         unsigned long flags;
208
209         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
210         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
211         dcb->active = 0;
212         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
213         dma_fence_put(fence);
214         /* Paired with get_file in dma_buf_poll */
215         fput(dmabuf->file);
216 }
217
218 static bool dma_buf_poll_add_cb(struct dma_resv *resv, bool write,
219                                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb)
220 {
221         struct dma_resv_iter cursor;
222         struct dma_fence *fence;
223         int r;
224
225         dma_resv_for_each_fence(&cursor, resv, dma_resv_usage_rw(write),
226                                 fence) {
227                 dma_fence_get(fence);
228                 r = dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb, dma_buf_poll_cb);
229                 if (!r)
230                         return true;
231                 dma_fence_put(fence);
232         }
233
234         return false;
235 }
236
237 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
238 {
239         struct dma_buf *dmabuf;
240         struct dma_resv *resv;
241         __poll_t events;
242
243         dmabuf = file->private_data;
244         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
245                 return EPOLLERR;
246
247         resv = dmabuf->resv;
248
249         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
250
251         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
252         if (!events)
253                 return 0;
254
255         dma_resv_lock(resv, NULL);
256
257         if (events & EPOLLOUT) {
258                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_out;
259
260                 /* Check that callback isn't busy */
261                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
262                 if (dcb->active)
263                         events &= ~EPOLLOUT;
264                 else
265                         dcb->active = EPOLLOUT;
266                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
267
268                 if (events & EPOLLOUT) {
269                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
270                         get_file(dmabuf->file);
271
272                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, true, dcb))
273                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
274                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
275                         else
276                                 events &= ~EPOLLOUT;
277                 }
278         }
279
280         if (events & EPOLLIN) {
281                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_in;
282
283                 /* Check that callback isn't busy */
284                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
285                 if (dcb->active)
286                         events &= ~EPOLLIN;
287                 else
288                         dcb->active = EPOLLIN;
289                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
290
291                 if (events & EPOLLIN) {
292                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
293                         get_file(dmabuf->file);
294
295                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, false, dcb))
296                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
297                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
298                         else
299                                 events &= ~EPOLLIN;
300                 }
301         }
302
303         dma_resv_unlock(resv);
304         return events;
305 }
306
307 /**
308  * dma_buf_set_name - Set a name to a specific dma_buf to track the usage.
309  * It could support changing the name of the dma-buf if the same
310  * piece of memory is used for multiple purpose between different devices.
311  *
312  * @dmabuf: [in]     dmabuf buffer that will be renamed.
313  * @buf:    [in]     A piece of userspace memory that contains the name of
314  *                   the dma-buf.
315  *
316  * Returns 0 on success. If the dma-buf buffer is already attached to
317  * devices, return -EBUSY.
318  *
319  */
320 static long dma_buf_set_name(struct dma_buf *dmabuf, const char __user *buf)
321 {
322         char *name = strndup_user(buf, DMA_BUF_NAME_LEN);
323
324         if (IS_ERR(name))
325                 return PTR_ERR(name);
326
327         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
328         kfree(dmabuf->name);
329         dmabuf->name = name;
330         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
331
332         return 0;
333 }
334
335 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
336 static long dma_buf_export_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
337                                      void __user *user_data)
338 {
339         struct dma_buf_export_sync_file arg;
340         enum dma_resv_usage usage;
341         struct dma_fence *fence = NULL;
342         struct sync_file *sync_file;
343         int fd, ret;
344
345         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
346                 return -EFAULT;
347
348         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
349                 return -EINVAL;
350
351         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
352                 return -EINVAL;
353
354         fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
355         if (fd < 0)
356                 return fd;
357
358         usage = dma_resv_usage_rw(arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE);
359         ret = dma_resv_get_singleton(dmabuf->resv, usage, &fence);
360         if (ret)
361                 goto err_put_fd;
362
363         if (!fence)
364                 fence = dma_fence_get_stub();
365
366         sync_file = sync_file_create(fence);
367
368         dma_fence_put(fence);
369
370         if (!sync_file) {
371                 ret = -ENOMEM;
372                 goto err_put_fd;
373         }
374
375         arg.fd = fd;
376         if (copy_to_user(user_data, &arg, sizeof(arg))) {
377                 ret = -EFAULT;
378                 goto err_put_file;
379         }
380
381         fd_install(fd, sync_file->file);
382
383         return 0;
384
385 err_put_file:
386         fput(sync_file->file);
387 err_put_fd:
388         put_unused_fd(fd);
389         return ret;
390 }
391
392 static long dma_buf_import_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
393                                      const void __user *user_data)
394 {
395         struct dma_buf_import_sync_file arg;
396         struct dma_fence *fence, *f;
397         enum dma_resv_usage usage;
398         struct dma_fence_unwrap iter;
399         unsigned int num_fences;
400         int ret = 0;
401
402         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
403                 return -EFAULT;
404
405         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
406                 return -EINVAL;
407
408         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
409                 return -EINVAL;
410
411         fence = sync_file_get_fence(arg.fd);
412         if (!fence)
413                 return -EINVAL;
414
415         usage = (arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE) ? DMA_RESV_USAGE_WRITE :
416                                                    DMA_RESV_USAGE_READ;
417
418         num_fences = 0;
419         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
420                 ++num_fences;
421
422         if (num_fences > 0) {
423                 dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
424
425                 ret = dma_resv_reserve_fences(dmabuf->resv, num_fences);
426                 if (!ret) {
427                         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
428                                 dma_resv_add_fence(dmabuf->resv, f, usage);
429                 }
430
431                 dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
432         }
433
434         dma_fence_put(fence);
435
436         return ret;
437 }
438 #endif
439
440 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
441                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
442 {
443         struct dma_buf *dmabuf;
444         struct dma_buf_sync sync;
445         enum dma_data_direction direction;
446         int ret;
447
448         dmabuf = file->private_data;
449
450         switch (cmd) {
451         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
452                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
453                         return -EFAULT;
454
455                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
456                         return -EINVAL;
457
458                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
459                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
460                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
461                         break;
462                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
463                         direction = DMA_TO_DEVICE;
464                         break;
465                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
466                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
467                         break;
468                 default:
469                         return -EINVAL;
470                 }
471
472                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
473                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
474                 else
475                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
476
477                 return ret;
478
479         case DMA_BUF_SET_NAME_A:
480         case DMA_BUF_SET_NAME_B:
481                 return dma_buf_set_name(dmabuf, (const char __user *)arg);
482
483 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
484         case DMA_BUF_IOCTL_EXPORT_SYNC_FILE:
485                 return dma_buf_export_sync_file(dmabuf, (void __user *)arg);
486         case DMA_BUF_IOCTL_IMPORT_SYNC_FILE:
487                 return dma_buf_import_sync_file(dmabuf, (const void __user *)arg);
488 #endif
489
490         default:
491                 return -ENOTTY;
492         }
493 }
494
495 static void dma_buf_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
496 {
497         struct dma_buf *dmabuf = file->private_data;
498
499         seq_printf(m, "size:\t%zu\n", dmabuf->size);
500         /* Don't count the temporary reference taken inside procfs seq_show */
501         seq_printf(m, "count:\t%ld\n", file_count(dmabuf->file) - 1);
502         seq_printf(m, "exp_name:\t%s\n", dmabuf->exp_name);
503         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
504         if (dmabuf->name)
505                 seq_printf(m, "name:\t%s\n", dmabuf->name);
506         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
507 }
508
509 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
510         .release        = dma_buf_file_release,
511         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
512         .llseek         = dma_buf_llseek,
513         .poll           = dma_buf_poll,
514         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
515         .compat_ioctl   = compat_ptr_ioctl,
516         .show_fdinfo    = dma_buf_show_fdinfo,
517 };
518
519 /*
520  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
521  */
522 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
523 {
524         return file->f_op == &dma_buf_fops;
525 }
526
527 static struct file *dma_buf_getfile(size_t size, int flags)
528 {
529         static atomic64_t dmabuf_inode = ATOMIC64_INIT(0);
530         struct inode *inode = alloc_anon_inode(dma_buf_mnt->mnt_sb);
531         struct file *file;
532
533         if (IS_ERR(inode))
534                 return ERR_CAST(inode);
535
536         inode->i_size = size;
537         inode_set_bytes(inode, size);
538
539         /*
540          * The ->i_ino acquired from get_next_ino() is not unique thus
541          * not suitable for using it as dentry name by dmabuf stats.
542          * Override ->i_ino with the unique and dmabuffs specific
543          * value.
544          */
545         inode->i_ino = atomic64_add_return(1, &dmabuf_inode);
546         flags &= O_ACCMODE | O_NONBLOCK;
547         file = alloc_file_pseudo(inode, dma_buf_mnt, "dmabuf",
548                                  flags, &dma_buf_fops);
549         if (IS_ERR(file))
550                 goto err_alloc_file;
551
552         return file;
553
554 err_alloc_file:
555         iput(inode);
556         return file;
557 }
558
559 /**
560  * DOC: dma buf device access
561  *
562  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
563  * is fairly simple:
564  *
565  * 1. The exporter defines his exporter instance using
566  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
567  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
568  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
569  *
570  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
571  *    to share with: First the file descriptor is converted to a &dma_buf using
572  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
573  *    dma_buf_attach().
574  *
575  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
576  *    backing storage.
577  *
578  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
579  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
580  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
581  *
582  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
583  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
584  *    reference acquired with dma_buf_get() by calling dma_buf_put().
585  *
586  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
587  * &dma_buf_ops.
588  */
589
590 /**
591  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
592  * with this buffer, so it can be exported.
593  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
594  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
595  *
596  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
597  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
598  *                      for further details.
599  *
600  * Returns, on success, a newly created struct dma_buf object, which wraps the
601  * supplied private data and operations for struct dma_buf_ops. On either
602  * missing ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative
603  * error.
604  *
605  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
606  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
607  */
608 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
609 {
610         struct dma_buf *dmabuf;
611         struct dma_resv *resv = exp_info->resv;
612         struct file *file;
613         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
614         int ret;
615
616         if (WARN_ON(!exp_info->priv || !exp_info->ops
617                     || !exp_info->ops->map_dma_buf
618                     || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
619                     || !exp_info->ops->release))
620                 return ERR_PTR(-EINVAL);
621
622         if (WARN_ON(exp_info->ops->cache_sgt_mapping &&
623                     (exp_info->ops->pin || exp_info->ops->unpin)))
624                 return ERR_PTR(-EINVAL);
625
626         if (WARN_ON(!exp_info->ops->pin != !exp_info->ops->unpin))
627                 return ERR_PTR(-EINVAL);
628
629         if (!try_module_get(exp_info->owner))
630                 return ERR_PTR(-ENOENT);
631
632         file = dma_buf_getfile(exp_info->size, exp_info->flags);
633         if (IS_ERR(file)) {
634                 ret = PTR_ERR(file);
635                 goto err_module;
636         }
637
638         if (!exp_info->resv)
639                 alloc_size += sizeof(struct dma_resv);
640         else
641                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
642                 alloc_size += 1;
643         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
644         if (!dmabuf) {
645                 ret = -ENOMEM;
646                 goto err_file;
647         }
648
649         dmabuf->priv = exp_info->priv;
650         dmabuf->ops = exp_info->ops;
651         dmabuf->size = exp_info->size;
652         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
653         dmabuf->owner = exp_info->owner;
654         spin_lock_init(&dmabuf->name_lock);
655         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
656         dmabuf->cb_in.poll = dmabuf->cb_out.poll = &dmabuf->poll;
657         dmabuf->cb_in.active = dmabuf->cb_out.active = 0;
658         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
659
660         if (!resv) {
661                 dmabuf->resv = (struct dma_resv *)&dmabuf[1];
662                 dma_resv_init(dmabuf->resv);
663         } else {
664                 dmabuf->resv = resv;
665         }
666
667         ret = dma_buf_stats_setup(dmabuf, file);
668         if (ret)
669                 goto err_dmabuf;
670
671         file->private_data = dmabuf;
672         file->f_path.dentry->d_fsdata = dmabuf;
673         dmabuf->file = file;
674
675         mutex_lock(&db_list.lock);
676         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
677         mutex_unlock(&db_list.lock);
678
679         return dmabuf;
680
681 err_dmabuf:
682         if (!resv)
683                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
684         kfree(dmabuf);
685 err_file:
686         fput(file);
687 err_module:
688         module_put(exp_info->owner);
689         return ERR_PTR(ret);
690 }
691 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_export, DMA_BUF);
692
693 /**
694  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given struct dma_buf
695  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
696  * @flags:      [in]    flags to give to fd
697  *
698  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
699  */
700 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
701 {
702         int fd;
703
704         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
705                 return -EINVAL;
706
707         fd = get_unused_fd_flags(flags);
708         if (fd < 0)
709                 return fd;
710
711         fd_install(fd, dmabuf->file);
712
713         return fd;
714 }
715 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_fd, DMA_BUF);
716
717 /**
718  * dma_buf_get - returns the struct dma_buf related to an fd
719  * @fd: [in]    fd associated with the struct dma_buf to be returned
720  *
721  * On success, returns the struct dma_buf associated with an fd; uses
722  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
723  * otherwise.
724  */
725 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
726 {
727         struct file *file;
728
729         file = fget(fd);
730
731         if (!file)
732                 return ERR_PTR(-EBADF);
733
734         if (!is_dma_buf_file(file)) {
735                 fput(file);
736                 return ERR_PTR(-EINVAL);
737         }
738
739         return file->private_data;
740 }
741 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_get, DMA_BUF);
742
743 /**
744  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
745  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
746  *
747  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
748  *
749  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
750  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
751  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
752  */
753 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
754 {
755         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
756                 return;
757
758         fput(dmabuf->file);
759 }
760 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_put, DMA_BUF);
761
762 static void mangle_sg_table(struct sg_table *sg_table)
763 {
764 #ifdef CONFIG_DMABUF_DEBUG
765         int i;
766         struct scatterlist *sg;
767
768         /* To catch abuse of the underlying struct page by importers mix
769          * up the bits, but take care to preserve the low SG_ bits to
770          * not corrupt the sgt. The mixing is undone in __unmap_dma_buf
771          * before passing the sgt back to the exporter. */
772         for_each_sgtable_sg(sg_table, sg, i)
773                 sg->page_link ^= ~0xffUL;
774 #endif
775
776 }
777 static struct sg_table * __map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
778                                        enum dma_data_direction direction)
779 {
780         struct sg_table *sg_table;
781         signed long ret;
782
783         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
784         if (IS_ERR_OR_NULL(sg_table))
785                 return sg_table;
786
787         if (!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach)) {
788                 ret = dma_resv_wait_timeout(attach->dmabuf->resv,
789                                             DMA_RESV_USAGE_KERNEL, true,
790                                             MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
791                 if (ret < 0) {
792                         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
793                                                            direction);
794                         return ERR_PTR(ret);
795                 }
796         }
797
798         mangle_sg_table(sg_table);
799         return sg_table;
800 }
801
802 /**
803  * DOC: locking convention
804  *
805  * In order to avoid deadlock situations between dma-buf exports and importers,
806  * all dma-buf API users must follow the common dma-buf locking convention.
807  *
808  * Convention for importers
809  *
810  * 1. Importers must hold the dma-buf reservation lock when calling these
811  *    functions:
812  *
813  *     - dma_buf_pin()
814  *     - dma_buf_unpin()
815  *     - dma_buf_map_attachment()
816  *     - dma_buf_unmap_attachment()
817  *     - dma_buf_vmap()
818  *     - dma_buf_vunmap()
819  *
820  * 2. Importers must not hold the dma-buf reservation lock when calling these
821  *    functions:
822  *
823  *     - dma_buf_attach()
824  *     - dma_buf_dynamic_attach()
825  *     - dma_buf_detach()
826  *     - dma_buf_export()
827  *     - dma_buf_fd()
828  *     - dma_buf_get()
829  *     - dma_buf_put()
830  *     - dma_buf_mmap()
831  *     - dma_buf_begin_cpu_access()
832  *     - dma_buf_end_cpu_access()
833  *     - dma_buf_map_attachment_unlocked()
834  *     - dma_buf_unmap_attachment_unlocked()
835  *     - dma_buf_vmap_unlocked()
836  *     - dma_buf_vunmap_unlocked()
837  *
838  * Convention for exporters
839  *
840  * 1. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with unlocked dma-buf
841  *    reservation and exporter can take the lock:
842  *
843  *     - &dma_buf_ops.attach()
844  *     - &dma_buf_ops.detach()
845  *     - &dma_buf_ops.release()
846  *     - &dma_buf_ops.begin_cpu_access()
847  *     - &dma_buf_ops.end_cpu_access()
848  *     - &dma_buf_ops.mmap()
849  *
850  * 2. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with locked dma-buf
851  *    reservation and exporter can't take the lock:
852  *
853  *     - &dma_buf_ops.pin()
854  *     - &dma_buf_ops.unpin()
855  *     - &dma_buf_ops.map_dma_buf()
856  *     - &dma_buf_ops.unmap_dma_buf()
857  *     - &dma_buf_ops.vmap()
858  *     - &dma_buf_ops.vunmap()
859  *
860  * 3. Exporters must hold the dma-buf reservation lock when calling these
861  *    functions:
862  *
863  *     - dma_buf_move_notify()
864  */
865
866 /**
867  * dma_buf_dynamic_attach - Add the device to dma_buf's attachments list
868  * @dmabuf:             [in]    buffer to attach device to.
869  * @dev:                [in]    device to be attached.
870  * @importer_ops:       [in]    importer operations for the attachment
871  * @importer_priv:      [in]    importer private pointer for the attachment
872  *
873  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
874  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
875  *
876  * Optionally this calls &dma_buf_ops.attach to allow device-specific attach
877  * functionality.
878  *
879  * Returns:
880  *
881  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
882  * error code wrapped into a pointer on failure.
883  *
884  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
885  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
886  * indicated with the error code -EBUSY.
887  */
888 struct dma_buf_attachment *
889 dma_buf_dynamic_attach(struct dma_buf *dmabuf, struct device *dev,
890                        const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops,
891                        void *importer_priv)
892 {
893         struct dma_buf_attachment *attach;
894         int ret;
895
896         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
897                 return ERR_PTR(-EINVAL);
898
899         if (WARN_ON(importer_ops && !importer_ops->move_notify))
900                 return ERR_PTR(-EINVAL);
901
902         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
903         if (!attach)
904                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
905
906         attach->dev = dev;
907         attach->dmabuf = dmabuf;
908         if (importer_ops)
909                 attach->peer2peer = importer_ops->allow_peer2peer;
910         attach->importer_ops = importer_ops;
911         attach->importer_priv = importer_priv;
912
913         if (dmabuf->ops->attach) {
914                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
915                 if (ret)
916                         goto err_attach;
917         }
918         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
919         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
920         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
921
922         /* When either the importer or the exporter can't handle dynamic
923          * mappings we cache the mapping here to avoid issues with the
924          * reservation object lock.
925          */
926         if (dma_buf_attachment_is_dynamic(attach) !=
927             dma_buf_is_dynamic(dmabuf)) {
928                 struct sg_table *sgt;
929
930                 dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
931                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
932                         ret = dmabuf->ops->pin(attach);
933                         if (ret)
934                                 goto err_unlock;
935                 }
936
937                 sgt = __map_dma_buf(attach, DMA_BIDIRECTIONAL);
938                 if (!sgt)
939                         sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
940                 if (IS_ERR(sgt)) {
941                         ret = PTR_ERR(sgt);
942                         goto err_unpin;
943                 }
944                 dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
945                 attach->sgt = sgt;
946                 attach->dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
947         }
948
949         return attach;
950
951 err_attach:
952         kfree(attach);
953         return ERR_PTR(ret);
954
955 err_unpin:
956         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
957                 dmabuf->ops->unpin(attach);
958
959 err_unlock:
960         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
961
962         dma_buf_detach(dmabuf, attach);
963         return ERR_PTR(ret);
964 }
965 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_dynamic_attach, DMA_BUF);
966
967 /**
968  * dma_buf_attach - Wrapper for dma_buf_dynamic_attach
969  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
970  * @dev:        [in]    device to be attached.
971  *
972  * Wrapper to call dma_buf_dynamic_attach() for drivers which still use a static
973  * mapping.
974  */
975 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
976                                           struct device *dev)
977 {
978         return dma_buf_dynamic_attach(dmabuf, dev, NULL, NULL);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_attach, DMA_BUF);
981
982 static void __unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
983                             struct sg_table *sg_table,
984                             enum dma_data_direction direction)
985 {
986         /* uses XOR, hence this unmangles */
987         mangle_sg_table(sg_table);
988
989         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
990 }
991
992 /**
993  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list
994  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
995  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
996  *
997  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
998  *
999  * Optionally this calls &dma_buf_ops.detach for device-specific detach.
1000  */
1001 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
1002 {
1003         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach || dmabuf != attach->dmabuf))
1004                 return;
1005
1006         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1007
1008         if (attach->sgt) {
1009
1010                 __unmap_dma_buf(attach, attach->sgt, attach->dir);
1011
1012                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
1013                         dmabuf->ops->unpin(attach);
1014         }
1015         list_del(&attach->node);
1016
1017         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1018
1019         if (dmabuf->ops->detach)
1020                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
1021
1022         kfree(attach);
1023 }
1024 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_detach, DMA_BUF);
1025
1026 /**
1027  * dma_buf_pin - Lock down the DMA-buf
1028  * @attach:     [in]    attachment which should be pinned
1029  *
1030  * Only dynamic importers (who set up @attach with dma_buf_dynamic_attach()) may
1031  * call this, and only for limited use cases like scanout and not for temporary
1032  * pin operations. It is not permitted to allow userspace to pin arbitrary
1033  * amounts of buffers through this interface.
1034  *
1035  * Buffers must be unpinned by calling dma_buf_unpin().
1036  *
1037  * Returns:
1038  * 0 on success, negative error code on failure.
1039  */
1040 int dma_buf_pin(struct dma_buf_attachment *attach)
1041 {
1042         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1043         int ret = 0;
1044
1045         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1046
1047         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1048
1049         if (dmabuf->ops->pin)
1050                 ret = dmabuf->ops->pin(attach);
1051
1052         return ret;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_pin, DMA_BUF);
1055
1056 /**
1057  * dma_buf_unpin - Unpin a DMA-buf
1058  * @attach:     [in]    attachment which should be unpinned
1059  *
1060  * This unpins a buffer pinned by dma_buf_pin() and allows the exporter to move
1061  * any mapping of @attach again and inform the importer through
1062  * &dma_buf_attach_ops.move_notify.
1063  */
1064 void dma_buf_unpin(struct dma_buf_attachment *attach)
1065 {
1066         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1067
1068         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1069
1070         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1071
1072         if (dmabuf->ops->unpin)
1073                 dmabuf->ops->unpin(attach);
1074 }
1075 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unpin, DMA_BUF);
1076
1077 /**
1078  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
1079  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1080  * dma_buf_ops.
1081  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1082  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1083  *
1084  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
1085  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
1086  *
1087  * On success, the DMA addresses and lengths in the returned scatterlist are
1088  * PAGE_SIZE aligned.
1089  *
1090  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
1091  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
1092  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
1093  * time.
1094  *
1095  * Important: Dynamic importers must wait for the exclusive fence of the struct
1096  * dma_resv attached to the DMA-BUF first.
1097  */
1098 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1099                                         enum dma_data_direction direction)
1100 {
1101         struct sg_table *sg_table;
1102         int r;
1103
1104         might_sleep();
1105
1106         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1107                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1108
1109         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1110
1111         if (attach->sgt) {
1112                 /*
1113                  * Two mappings with different directions for the same
1114                  * attachment are not allowed.
1115                  */
1116                 if (attach->dir != direction &&
1117                     attach->dir != DMA_BIDIRECTIONAL)
1118                         return ERR_PTR(-EBUSY);
1119
1120                 return attach->sgt;
1121         }
1122
1123         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
1124                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY)) {
1125                         r = attach->dmabuf->ops->pin(attach);
1126                         if (r)
1127                                 return ERR_PTR(r);
1128                 }
1129         }
1130
1131         sg_table = __map_dma_buf(attach, direction);
1132         if (!sg_table)
1133                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
1134
1135         if (IS_ERR(sg_table) && dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1136              !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1137                 attach->dmabuf->ops->unpin(attach);
1138
1139         if (!IS_ERR(sg_table) && attach->dmabuf->ops->cache_sgt_mapping) {
1140                 attach->sgt = sg_table;
1141                 attach->dir = direction;
1142         }
1143
1144 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
1145         if (!IS_ERR(sg_table)) {
1146                 struct scatterlist *sg;
1147                 u64 addr;
1148                 int len;
1149                 int i;
1150
1151                 for_each_sgtable_dma_sg(sg_table, sg, i) {
1152                         addr = sg_dma_address(sg);
1153                         len = sg_dma_len(sg);
1154                         if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(len)) {
1155                                 pr_debug("%s: addr %llx or len %x is not page aligned!\n",
1156                                          __func__, addr, len);
1157                         }
1158                 }
1159         }
1160 #endif /* CONFIG_DMA_API_DEBUG */
1161         return sg_table;
1162 }
1163 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment, DMA_BUF);
1164
1165 /**
1166  * dma_buf_map_attachment_unlocked - Returns the scatterlist table of the attachment;
1167  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1168  * dma_buf_ops.
1169  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1170  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1171  *
1172  * Unlocked variant of dma_buf_map_attachment().
1173  */
1174 struct sg_table *
1175 dma_buf_map_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1176                                 enum dma_data_direction direction)
1177 {
1178         struct sg_table *sg_table;
1179
1180         might_sleep();
1181
1182         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1183                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1184
1185         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1186         sg_table = dma_buf_map_attachment(attach, direction);
1187         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1188
1189         return sg_table;
1190 }
1191 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1192
1193 /**
1194  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1195  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1196  * dma_buf_ops.
1197  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1198  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1199  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1200  *
1201  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
1202  */
1203 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1204                                 struct sg_table *sg_table,
1205                                 enum dma_data_direction direction)
1206 {
1207         might_sleep();
1208
1209         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1210                 return;
1211
1212         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1213
1214         if (attach->sgt == sg_table)
1215                 return;
1216
1217         __unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1218
1219         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1220             !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1221                 dma_buf_unpin(attach);
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment, DMA_BUF);
1224
1225 /**
1226  * dma_buf_unmap_attachment_unlocked - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1227  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1228  * dma_buf_ops.
1229  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1230  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1231  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1232  *
1233  * Unlocked variant of dma_buf_unmap_attachment().
1234  */
1235 void dma_buf_unmap_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1236                                        struct sg_table *sg_table,
1237                                        enum dma_data_direction direction)
1238 {
1239         might_sleep();
1240
1241         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1242                 return;
1243
1244         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1245         dma_buf_unmap_attachment(attach, sg_table, direction);
1246         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1247 }
1248 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1249
1250 /**
1251  * dma_buf_move_notify - notify attachments that DMA-buf is moving
1252  *
1253  * @dmabuf:     [in]    buffer which is moving
1254  *
1255  * Informs all attachments that they need to destroy and recreate all their
1256  * mappings.
1257  */
1258 void dma_buf_move_notify(struct dma_buf *dmabuf)
1259 {
1260         struct dma_buf_attachment *attach;
1261
1262         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1263
1264         list_for_each_entry(attach, &dmabuf->attachments, node)
1265                 if (attach->importer_ops)
1266                         attach->importer_ops->move_notify(attach);
1267 }
1268 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_move_notify, DMA_BUF);
1269
1270 /**
1271  * DOC: cpu access
1272  *
1273  * There are multiple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
1274  *
1275  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
1276  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
1277  *   sending it away. Cache coherency is handled by bracketing any transactions
1278  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
1279  *   access.
1280  *
1281  *   Since for most kernel internal dma-buf accesses need the entire buffer, a
1282  *   vmap interface is introduced. Note that on very old 32-bit architectures
1283  *   vmalloc space might be limited and result in vmap calls failing.
1284  *
1285  *   Interfaces::
1286  *
1287  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1288  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1289  *
1290  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
1291  *   it runs out of vmalloc space. Note that the dma-buf layer keeps a reference
1292  *   count for all vmap access and calls down into the exporter's vmap function
1293  *   only when no vmapping exists, and only unmaps it once. Protection against
1294  *   concurrent vmap/vunmap calls is provided by taking the &dma_buf.lock mutex.
1295  *
1296  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
1297  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
1298  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
1299  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
1300  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
1301  *   replace ION buffers mmap support was needed.
1302  *
1303  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
1304  *   fd. But like for CPU access there's a need to bracket the actual access,
1305  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
1306  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
1307  *   be restarted.
1308  *
1309  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
1310  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
1311  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
1312  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
1313  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
1314  *   sequence would be used like following:
1315  *
1316  *     - mmap dma-buf fd
1317  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
1318  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
1319  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
1320  *       device)
1321  *     - munmap once you don't need the buffer any more
1322  *
1323  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
1324  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
1325  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
1326  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
1327  *
1328  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
1329  *
1330  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
1331  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
1332  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
1333  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
1334  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
1335  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
1336  *
1337  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
1338  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
1339  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
1340  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
1341  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
1342  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
1343  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
1344  *
1345  *   Interface::
1346  *
1347  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
1348  *                     unsigned long);
1349  *
1350  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
1351  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with &dma_buf.file will
1352  *   equally achieve that for a dma-buf object.
1353  */
1354
1355 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1356                                       enum dma_data_direction direction)
1357 {
1358         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
1359                       direction == DMA_TO_DEVICE);
1360         struct dma_resv *resv = dmabuf->resv;
1361         long ret;
1362
1363         /* Wait on any implicit rendering fences */
1364         ret = dma_resv_wait_timeout(resv, dma_resv_usage_rw(write),
1365                                     true, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1366         if (ret < 0)
1367                 return ret;
1368
1369         return 0;
1370 }
1371
1372 /**
1373  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
1374  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
1375  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1376  * specified access direction.
1377  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
1378  * @direction:  [in]    direction of access.
1379  *
1380  * After the cpu access is complete the caller should call
1381  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is bracketed by both calls is
1382  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
1383  *
1384  * This function will also wait for any DMA transactions tracked through
1385  * implicit synchronization in &dma_buf.resv. For DMA transactions with explicit
1386  * synchronization this function will only ensure cache coherency, callers must
1387  * ensure synchronization with such DMA transactions on their own.
1388  *
1389  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1390  */
1391 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1392                              enum dma_data_direction direction)
1393 {
1394         int ret = 0;
1395
1396         if (WARN_ON(!dmabuf))
1397                 return -EINVAL;
1398
1399         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1400
1401         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
1402                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1403
1404         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
1405          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
1406          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
1407          */
1408         if (ret == 0)
1409                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1410
1411         return ret;
1412 }
1413 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_begin_cpu_access, DMA_BUF);
1414
1415 /**
1416  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
1417  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
1418  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1419  * specified access direction.
1420  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
1421  * @direction:  [in]    direction of access.
1422  *
1423  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
1424  *
1425  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1426  */
1427 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1428                            enum dma_data_direction direction)
1429 {
1430         int ret = 0;
1431
1432         WARN_ON(!dmabuf);
1433
1434         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1435
1436         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
1437                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
1438
1439         return ret;
1440 }
1441 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_end_cpu_access, DMA_BUF);
1442
1443
1444 /**
1445  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
1446  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
1447  * @vma:        [in]    vma for the mmap
1448  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
1449  *                      dma-buf buffer.
1450  *
1451  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
1452  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
1453  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
1454  * set up the mapping.
1455  *
1456  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1457  */
1458 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
1459                  unsigned long pgoff)
1460 {
1461         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
1462                 return -EINVAL;
1463
1464         /* check if buffer supports mmap */
1465         if (!dmabuf->ops->mmap)
1466                 return -EINVAL;
1467
1468         /* check for offset overflow */
1469         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
1470                 return -EOVERFLOW;
1471
1472         /* check for overflowing the buffer's size */
1473         if (pgoff + vma_pages(vma) >
1474             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
1475                 return -EINVAL;
1476
1477         /* readjust the vma */
1478         vma_set_file(vma, dmabuf->file);
1479         vma->vm_pgoff = pgoff;
1480
1481         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
1482 }
1483 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_mmap, DMA_BUF);
1484
1485 /**
1486  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1487  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1488  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1489  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1490  *
1491  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
1492  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
1493  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
1494  *
1495  * To ensure coherency users must call dma_buf_begin_cpu_access() and
1496  * dma_buf_end_cpu_access() around any cpu access performed through this
1497  * mapping.
1498  *
1499  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1500  */
1501 int dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1502 {
1503         struct iosys_map ptr;
1504         int ret;
1505
1506         iosys_map_clear(map);
1507
1508         if (WARN_ON(!dmabuf))
1509                 return -EINVAL;
1510
1511         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1512
1513         if (!dmabuf->ops->vmap)
1514                 return -EINVAL;
1515
1516         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1517                 dmabuf->vmapping_counter++;
1518                 BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1519                 *map = dmabuf->vmap_ptr;
1520                 return 0;
1521         }
1522
1523         BUG_ON(iosys_map_is_set(&dmabuf->vmap_ptr));
1524
1525         ret = dmabuf->ops->vmap(dmabuf, &ptr);
1526         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1527                 return ret;
1528
1529         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1530         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1531
1532         *map = dmabuf->vmap_ptr;
1533
1534         return 0;
1535 }
1536 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap, DMA_BUF);
1537
1538 /**
1539  * dma_buf_vmap_unlocked - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1540  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1541  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1542  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1543  *
1544  * Unlocked version of dma_buf_vmap()
1545  *
1546  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1547  */
1548 int dma_buf_vmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1549 {
1550         int ret;
1551
1552         iosys_map_clear(map);
1553
1554         if (WARN_ON(!dmabuf))
1555                 return -EINVAL;
1556
1557         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1558         ret = dma_buf_vmap(dmabuf, map);
1559         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1560
1561         return ret;
1562 }
1563 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap_unlocked, DMA_BUF);
1564
1565 /**
1566  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1567  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1568  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1569  */
1570 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1571 {
1572         if (WARN_ON(!dmabuf))
1573                 return;
1574
1575         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1576
1577         BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1578         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1579         BUG_ON(!iosys_map_is_equal(&dmabuf->vmap_ptr, map));
1580
1581         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1582                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1583                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, map);
1584                 iosys_map_clear(&dmabuf->vmap_ptr);
1585         }
1586 }
1587 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap, DMA_BUF);
1588
1589 /**
1590  * dma_buf_vunmap_unlocked - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1591  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1592  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1593  */
1594 void dma_buf_vunmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1595 {
1596         if (WARN_ON(!dmabuf))
1597                 return;
1598
1599         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1600         dma_buf_vunmap(dmabuf, map);
1601         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1602 }
1603 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap_unlocked, DMA_BUF);
1604
1605 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1606 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1607 {
1608         struct dma_buf *buf_obj;
1609         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1610         int count = 0, attach_count;
1611         size_t size = 0;
1612         int ret;
1613
1614         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1615
1616         if (ret)
1617                 return ret;
1618
1619         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1620         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\t%-8s\tname\n",
1621                    "size", "flags", "mode", "count", "ino");
1622
1623         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1624
1625                 ret = dma_resv_lock_interruptible(buf_obj->resv, NULL);
1626                 if (ret)
1627                         goto error_unlock;
1628
1629
1630                 spin_lock(&buf_obj->name_lock);
1631                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\t%08lu\t%s\n",
1632                                 buf_obj->size,
1633                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1634                                 file_count(buf_obj->file),
1635                                 buf_obj->exp_name,
1636                                 file_inode(buf_obj->file)->i_ino,
1637                                 buf_obj->name ?: "<none>");
1638                 spin_unlock(&buf_obj->name_lock);
1639
1640                 dma_resv_describe(buf_obj->resv, s);
1641
1642                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1643                 attach_count = 0;
1644
1645                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1646                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1647                         attach_count++;
1648                 }
1649                 dma_resv_unlock(buf_obj->resv);
1650
1651                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1652                                 attach_count);
1653
1654                 count++;
1655                 size += buf_obj->size;
1656         }
1657
1658         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1659
1660         mutex_unlock(&db_list.lock);
1661         return 0;
1662
1663 error_unlock:
1664         mutex_unlock(&db_list.lock);
1665         return ret;
1666 }
1667
1668 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(dma_buf_debug);
1669
1670 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1671
1672 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1673 {
1674         struct dentry *d;
1675         int err = 0;
1676
1677         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1678         if (IS_ERR(d))
1679                 return PTR_ERR(d);
1680
1681         dma_buf_debugfs_dir = d;
1682
1683         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1684                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1685         if (IS_ERR(d)) {
1686                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1687                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1688                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1689                 err = PTR_ERR(d);
1690         }
1691
1692         return err;
1693 }
1694
1695 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1696 {
1697         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1698 }
1699 #else
1700 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1701 {
1702         return 0;
1703 }
1704 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1705 {
1706 }
1707 #endif
1708
1709 static int __init dma_buf_init(void)
1710 {
1711         int ret;
1712
1713         ret = dma_buf_init_sysfs_statistics();
1714         if (ret)
1715                 return ret;
1716
1717         dma_buf_mnt = kern_mount(&dma_buf_fs_type);
1718         if (IS_ERR(dma_buf_mnt))
1719                 return PTR_ERR(dma_buf_mnt);
1720
1721         mutex_init(&db_list.lock);
1722         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1723         dma_buf_init_debugfs();
1724         return 0;
1725 }
1726 subsys_initcall(dma_buf_init);
1727
1728 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1729 {
1730         dma_buf_uninit_debugfs();
1731         kern_unmount(dma_buf_mnt);
1732         dma_buf_uninit_sysfs_statistics();
1733 }
1734 __exitcall(dma_buf_deinit);