drivers/gpu/drm/armada/armada_gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Russell King
   4  */
   5
   6 #include <linux/dma-buf.h>
   7 #include <linux/dma-mapping.h>
   8 #include <linux/mman.h>
   9 #include <linux/shmem_fs.h>
  10
  11 #include <drm/armada_drm.h>
  12 #include <drm/drm_prime.h>
  13
  14 #include "armada_drm.h"
  15 #include "armada_gem.h"
  16 #include "armada_ioctlP.h"
  17
  18 MODULE_IMPORT_NS(DMA_BUF);
  19
  20 static vm_fault_t armada_gem_vm_fault(struct vm_fault *vmf)
  21 {
  22         struct drm_gem_object *gobj = vmf->vma->vm_private_data;
  23         struct armada_gem_object *obj = drm_to_armada_gem(gobj);
  24         unsigned long pfn = obj->phys_addr >> PAGE_SHIFT;
  25
  26         pfn += (vmf->address - vmf->vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
  27         return vmf_insert_pfn(vmf->vma, vmf->address, pfn);
  28 }
  29
  30 static const struct vm_operations_struct armada_gem_vm_ops = {
  31         .fault  = armada_gem_vm_fault,
  32         .open   = drm_gem_vm_open,
  33         .close  = drm_gem_vm_close,
  34 };
  35
  36 static size_t roundup_gem_size(size_t size)
  37 {
  38         return roundup(size, PAGE_SIZE);
  39 }
  40
  41 void armada_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
  42 {
  43         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
  44         struct armada_private *priv = drm_to_armada_dev(obj->dev);
  45
  46         DRM_DEBUG_DRIVER("release obj %p\n", dobj);
  47
  48         drm_gem_free_mmap_offset(&dobj->obj);
  49
  50         might_lock(&priv->linear_lock);
  51
  52         if (dobj->page) {
  53                 /* page backed memory */
  54                 unsigned int order = get_order(dobj->obj.size);
  55                 __free_pages(dobj->page, order);
  56         } else if (dobj->linear) {
  57                 /* linear backed memory */
  58                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
  59                 drm_mm_remove_node(dobj->linear);
  60                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
  61                 kfree(dobj->linear);
  62                 if (dobj->addr)
  63                         iounmap(dobj->addr);
  64         }
  65
  66         if (dobj->obj.import_attach) {
  67                 /* We only ever display imported data */
  68                 if (dobj->sgt)
  69                         dma_buf_unmap_attachment(dobj->obj.import_attach,
  70                                                  dobj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
  71                 drm_prime_gem_destroy(&dobj->obj, NULL);
  72         }
  73
  74         drm_gem_object_release(&dobj->obj);
  75
  76         kfree(dobj);
  77 }
  78
  79 int
  80 armada_gem_linear_back(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *obj)
  81 {
  82         struct armada_private *priv = drm_to_armada_dev(dev);
  83         size_t size = obj->obj.size;
  84
  85         if (obj->page || obj->linear)
  86                 return 0;
  87
  88         /*
  89          * If it is a small allocation (typically cursor, which will
  90          * be 32x64 or 64x32 ARGB pixels) try to get it from the system.
  91          * Framebuffers will never be this small (our minimum size for
  92          * framebuffers is larger than this anyway.)  Such objects are
  93          * only accessed by the CPU so we don't need any special handing
  94          * here.
  95          */
  96         if (size <= 8192) {
  97                 unsigned int order = get_order(size);
  98                 struct page *p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
  99
 100                 if (p) {
 101                         obj->addr = page_address(p);
 102                         obj->phys_addr = page_to_phys(p);
 103                         obj->page = p;
 104
 105                         memset(obj->addr, 0, PAGE_ALIGN(size));
 106                 }
 107         }
 108
 109         /*
 110          * We could grab something from CMA if it's enabled, but that
 111          * involves building in a problem:
 112          *
 113          * CMA's interface uses dma_alloc_coherent(), which provides us
 114          * with an CPU virtual address and a device address.
 115          *
 116          * The CPU virtual address may be either an address in the kernel
 117          * direct mapped region (for example, as it would be on x86) or
 118          * it may be remapped into another part of kernel memory space
 119          * (eg, as it would be on ARM.)  This means virt_to_phys() on the
 120          * returned virtual address is invalid depending on the architecture
 121          * implementation.
 122          *
 123          * The device address may also not be a physical address; it may
 124          * be that there is some kind of remapping between the device and
 125          * system RAM, which makes the use of the device address also
 126          * unsafe to re-use as a physical address.
 127          *
 128          * This makes DRM usage of dma_alloc_coherent() in a generic way
 129          * at best very questionable and unsafe.
 130          */
 131
 132         /* Otherwise, grab it from our linear allocation */
 133         if (!obj->page) {
 134                 struct drm_mm_node *node;
 135                 unsigned align = min_t(unsigned, size, SZ_2M);
 136                 void __iomem *ptr;
 137                 int ret;
 138
 139                 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
 140                 if (!node)
 141                         return -ENOSPC;
 142
 143                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
 144                 ret = drm_mm_insert_node_generic(&priv->linear, node,
 145                                                  size, align, 0, 0);
 146                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 147                 if (ret) {
 148                         kfree(node);
 149                         return ret;
 150                 }
 151
 152                 obj->linear = node;
 153
 154                 /* Ensure that the memory we're returning is cleared. */
 155                 ptr = ioremap_wc(obj->linear->start, size);
 156                 if (!ptr) {
 157                         mutex_lock(&priv->linear_lock);
 158                         drm_mm_remove_node(obj->linear);
 159                         mutex_unlock(&priv->linear_lock);
 160                         kfree(obj->linear);
 161                         obj->linear = NULL;
 162                         return -ENOMEM;
 163                 }
 164
 165                 memset_io(ptr, 0, size);
 166                 iounmap(ptr);
 167
 168                 obj->phys_addr = obj->linear->start;
 169                 obj->dev_addr = obj->linear->start;
 170                 obj->mapped = true;
 171         }
 172
 173         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p phys %#llx dev %#llx\n", obj,
 174                          (unsigned long long)obj->phys_addr,
 175                          (unsigned long long)obj->dev_addr);
 176
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 void *
 181 armada_gem_map_object(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *dobj)
 182 {
 183         /* only linear objects need to be ioremap'd */
 184         if (!dobj->addr && dobj->linear)
 185                 dobj->addr = ioremap_wc(dobj->phys_addr, dobj->obj.size);
 186         return dobj->addr;
 187 }
 188
 189 static const struct drm_gem_object_funcs armada_gem_object_funcs = {
 190         .free = armada_gem_free_object,
 191         .export = armada_gem_prime_export,
 192         .vm_ops = &armada_gem_vm_ops,
 193 };
 194
 195 struct armada_gem_object *
 196 armada_gem_alloc_private_object(struct drm_device *dev, size_t size)
 197 {
 198         struct armada_gem_object *obj;
 199
 200         size = roundup_gem_size(size);
 201
 202         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 203         if (!obj)
 204                 return NULL;
 205
 206         obj->obj.funcs = &armada_gem_object_funcs;
 207
 208         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->obj, size);
 209
 210         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc private obj %p size %zu\n", obj, size);
 211
 212         return obj;
 213 }
 214
 215 static struct armada_gem_object *armada_gem_alloc_object(struct drm_device *dev,
 216         size_t size)
 217 {
 218         struct armada_gem_object *obj;
 219         struct address_space *mapping;
 220
 221         size = roundup_gem_size(size);
 222
 223         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
 224         if (!obj)
 225                 return NULL;
 226
 227         obj->obj.funcs = &armada_gem_object_funcs;
 228
 229         if (drm_gem_object_init(dev, &obj->obj, size)) {
 230                 kfree(obj);
 231                 return NULL;
 232         }
 233
 234         mapping = obj->obj.filp->f_mapping;
 235         mapping_set_gfp_mask(mapping, GFP_HIGHUSER | __GFP_RECLAIMABLE);
 236
 237         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc obj %p size %zu\n", obj, size);
 238
 239         return obj;
 240 }
 241
 242 /* Dumb alloc support */
 243 int armada_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 244         struct drm_mode_create_dumb *args)
 245 {
 246         struct armada_gem_object *dobj;
 247         u32 handle;
 248         size_t size;
 249         int ret;
 250
 251         args->pitch = armada_pitch(args->width, args->bpp);
 252         args->size = size = args->pitch * args->height;
 253
 254         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, size);
 255         if (dobj == NULL)
 256                 return -ENOMEM;
 257
 258         ret = armada_gem_linear_back(dev, dobj);
 259         if (ret)
 260                 goto err;
 261
 262         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 263         if (ret)
 264                 goto err;
 265
 266         args->handle = handle;
 267
 268         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 269         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 270  err:
 271         drm_gem_object_put(&dobj->obj);
 272         return ret;
 273 }
 274
 275 /* Private driver gem ioctls */
 276 int armada_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 277         struct drm_file *file)
 278 {
 279         struct drm_armada_gem_create *args = data;
 280         struct armada_gem_object *dobj;
 281         size_t size;
 282         u32 handle;
 283         int ret;
 284
 285         if (args->size == 0)
 286                 return -ENOMEM;
 287
 288         size = args->size;
 289
 290         dobj = armada_gem_alloc_object(dev, size);
 291         if (dobj == NULL)
 292                 return -ENOMEM;
 293
 294         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
 295         if (ret)
 296                 goto err;
 297
 298         args->handle = handle;
 299
 300         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 301         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
 302  err:
 303         drm_gem_object_put(&dobj->obj);
 304         return ret;
 305 }
 306
 307 /* Map a shmem-backed object into process memory space */
 308 int armada_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 309         struct drm_file *file)
 310 {
 311         struct drm_armada_gem_mmap *args = data;
 312         struct armada_gem_object *dobj;
 313         unsigned long addr;
 314
 315         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 316         if (dobj == NULL)
 317                 return -ENOENT;
 318
 319         if (!dobj->obj.filp) {
 320                 drm_gem_object_put(&dobj->obj);
 321                 return -EINVAL;
 322         }
 323
 324         addr = vm_mmap(dobj->obj.filp, 0, args->size, PROT_READ | PROT_WRITE,
 325                        MAP_SHARED, args->offset);
 326         drm_gem_object_put(&dobj->obj);
 327         if (IS_ERR_VALUE(addr))
 328                 return addr;
 329
 330         args->addr = addr;
 331
 332         return 0;
 333 }
 334
 335 int armada_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 336         struct drm_file *file)
 337 {
 338         struct drm_armada_gem_pwrite *args = data;
 339         struct armada_gem_object *dobj;
 340         char __user *ptr;
 341         int ret = 0;
 342
 343         DRM_DEBUG_DRIVER("handle %u off %u size %u ptr 0x%llx\n",
 344                 args->handle, args->offset, args->size, args->ptr);
 345
 346         if (args->size == 0)
 347                 return 0;
 348
 349         ptr = (char __user *)(uintptr_t)args->ptr;
 350
 351         if (!access_ok(ptr, args->size))
 352                 return -EFAULT;
 353
 354         if (fault_in_readable(ptr, args->size))
 355                 return -EFAULT;
 356
 357         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
 358         if (dobj == NULL)
 359                 return -ENOENT;
 360
 361         /* Must be a kernel-mapped object */
 362         if (!dobj->addr)
 363                 return -EINVAL;
 364
 365         if (args->offset > dobj->obj.size ||
 366             args->size > dobj->obj.size - args->offset) {
 367                 DRM_ERROR("invalid size: object size %u\n", dobj->obj.size);
 368                 ret = -EINVAL;
 369                 goto unref;
 370         }
 371
 372         if (copy_from_user(dobj->addr + args->offset, ptr, args->size)) {
 373                 ret = -EFAULT;
 374         } else if (dobj->update) {
 375                 dobj->update(dobj->update_data);
 376                 ret = 0;
 377         }
 378
 379  unref:
 380         drm_gem_object_put(&dobj->obj);
 381         return ret;
 382 }
 383
 384 /* Prime support */
 385 static struct sg_table *
 386 armada_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 387         enum dma_data_direction dir)
 388 {
 389         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 390         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 391         struct scatterlist *sg;
 392         struct sg_table *sgt;
 393         int i;
 394
 395         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 396         if (!sgt)
 397                 return NULL;
 398
 399         if (dobj->obj.filp) {
 400                 struct address_space *mapping;
 401                 int count;
 402
 403                 count = dobj->obj.size / PAGE_SIZE;
 404                 if (sg_alloc_table(sgt, count, GFP_KERNEL))
 405                         goto free_sgt;
 406
 407                 mapping = dobj->obj.filp->f_mapping;
 408
 409                 for_each_sgtable_sg(sgt, sg, i) {
 410                         struct page *page;
 411
 412                         page = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
 413                         if (IS_ERR(page))
 414                                 goto release;
 415
 416                         sg_set_page(sg, page, PAGE_SIZE, 0);
 417                 }
 418
 419                 if (dma_map_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0))
 420                         goto release;
 421         } else if (dobj->page) {
 422                 /* Single contiguous page */
 423                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 424                         goto free_sgt;
 425
 426                 sg_set_page(sgt->sgl, dobj->page, dobj->obj.size, 0);
 427
 428                 if (dma_map_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0))
 429                         goto free_table;
 430         } else if (dobj->linear) {
 431                 /* Single contiguous physical region - no struct page */
 432                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 433                         goto free_sgt;
 434                 sg_dma_address(sgt->sgl) = dobj->dev_addr;
 435                 sg_dma_len(sgt->sgl) = dobj->obj.size;
 436         } else {
 437                 goto free_sgt;
 438         }
 439         return sgt;
 440
 441  release:
 442         for_each_sgtable_sg(sgt, sg, i)
 443                 if (sg_page(sg))
 444                         put_page(sg_page(sg));
 445  free_table:
 446         sg_free_table(sgt);
 447  free_sgt:
 448         kfree(sgt);
 449         return NULL;
 450 }
 451
 452 static void armada_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 453         struct sg_table *sgt, enum dma_data_direction dir)
 454 {
 455         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 456         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
 457         int i;
 458
 459         if (!dobj->linear)
 460                 dma_unmap_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0);
 461
 462         if (dobj->obj.filp) {
 463                 struct scatterlist *sg;
 464
 465                 for_each_sgtable_sg(sgt, sg, i)
 466                         put_page(sg_page(sg));
 467         }
 468
 469         sg_free_table(sgt);
 470         kfree(sgt);
 471 }
 472
 473 static int
 474 armada_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 475 {
 476         return -EINVAL;
 477 }
 478
 479 static const struct dma_buf_ops armada_gem_prime_dmabuf_ops = {
 480         .map_dma_buf    = armada_gem_prime_map_dma_buf,
 481         .unmap_dma_buf  = armada_gem_prime_unmap_dma_buf,
 482         .release        = drm_gem_dmabuf_release,
 483         .mmap           = armada_gem_dmabuf_mmap,
 484 };
 485
 486 struct dma_buf *
 487 armada_gem_prime_export(struct drm_gem_object *obj, int flags)
 488 {
 489         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 490
 491         exp_info.ops = &armada_gem_prime_dmabuf_ops;
 492         exp_info.size = obj->size;
 493         exp_info.flags = O_RDWR;
 494         exp_info.priv = obj;
 495
 496         return drm_gem_dmabuf_export(obj->dev, &exp_info);
 497 }
 498
 499 struct drm_gem_object *
 500 armada_gem_prime_import(struct drm_device *dev, struct dma_buf *buf)
 501 {
 502         struct dma_buf_attachment *attach;
 503         struct armada_gem_object *dobj;
 504
 505         if (buf->ops == &armada_gem_prime_dmabuf_ops) {
 506                 struct drm_gem_object *obj = buf->priv;
 507                 if (obj->dev == dev) {
 508                         /*
 509                          * Importing our own dmabuf(s) increases the
 510                          * refcount on the gem object itself.
 511                          */
 512                         drm_gem_object_get(obj);
 513                         return obj;
 514                 }
 515         }
 516
 517         attach = dma_buf_attach(buf, dev->dev);
 518         if (IS_ERR(attach))
 519                 return ERR_CAST(attach);
 520
 521         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, buf->size);
 522         if (!dobj) {
 523                 dma_buf_detach(buf, attach);
 524                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 525         }
 526
 527         dobj->obj.import_attach = attach;
 528         get_dma_buf(buf);
 529
 530         /*
 531          * Don't call dma_buf_map_attachment() here - it maps the
 532          * scatterlist immediately for DMA, and this is not always
 533          * an appropriate thing to do.
 534          */
 535         return &dobj->obj;
 536 }
 537
 538 int armada_gem_map_import(struct armada_gem_object *dobj)
 539 {
 540         int ret;
 541
 542         dobj->sgt = dma_buf_map_attachment(dobj->obj.import_attach,
 543                                            DMA_TO_DEVICE);
 544         if (IS_ERR(dobj->sgt)) {
 545                 ret = PTR_ERR(dobj->sgt);
 546                 dobj->sgt = NULL;
 547                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() error: %d\n", ret);
 548                 return ret;
 549         }
 550         if (dobj->sgt->nents > 1) {
 551                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned an (unsupported) scattered list\n");
 552                 return -EINVAL;
 553         }
 554         if (sg_dma_len(dobj->sgt->sgl) < dobj->obj.size) {
 555                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned a small buffer\n");
 556                 return -EINVAL;
 557         }
 558         dobj->dev_addr = sg_dma_address(dobj->sgt->sgl);
 559         dobj->mapped = true;
 560         return 0;
 561 }