Merge branch 'for-5.4' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie...
[linux-2.6-microblaze.git] / 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 static vm_fault_t armada_gem_vm_fault(struct vm_fault *vmf)
19 {
20         struct drm_gem_object *gobj = vmf->vma->vm_private_data;
21         struct armada_gem_object *obj = drm_to_armada_gem(gobj);
22         unsigned long pfn = obj->phys_addr >> PAGE_SHIFT;
23
24         pfn += (vmf->address - vmf->vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
25         return vmf_insert_pfn(vmf->vma, vmf->address, pfn);
26 }
27
28 const struct vm_operations_struct armada_gem_vm_ops = {
29         .fault  = armada_gem_vm_fault,
30         .open   = drm_gem_vm_open,
31         .close  = drm_gem_vm_close,
32 };
33
34 static size_t roundup_gem_size(size_t size)
35 {
36         return roundup(size, PAGE_SIZE);
37 }
38
39 void armada_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
40 {
41         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
42         struct armada_private *priv = obj->dev->dev_private;
43
44         DRM_DEBUG_DRIVER("release obj %p\n", dobj);
45
46         drm_gem_free_mmap_offset(&dobj->obj);
47
48         might_lock(&priv->linear_lock);
49
50         if (dobj->page) {
51                 /* page backed memory */
52                 unsigned int order = get_order(dobj->obj.size);
53                 __free_pages(dobj->page, order);
54         } else if (dobj->linear) {
55                 /* linear backed memory */
56                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
57                 drm_mm_remove_node(dobj->linear);
58                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
59                 kfree(dobj->linear);
60                 if (dobj->addr)
61                         iounmap(dobj->addr);
62         }
63
64         if (dobj->obj.import_attach) {
65                 /* We only ever display imported data */
66                 if (dobj->sgt)
67                         dma_buf_unmap_attachment(dobj->obj.import_attach,
68                                                  dobj->sgt, DMA_TO_DEVICE);
69                 drm_prime_gem_destroy(&dobj->obj, NULL);
70         }
71
72         drm_gem_object_release(&dobj->obj);
73
74         kfree(dobj);
75 }
76
77 int
78 armada_gem_linear_back(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *obj)
79 {
80         struct armada_private *priv = dev->dev_private;
81         size_t size = obj->obj.size;
82
83         if (obj->page || obj->linear)
84                 return 0;
85
86         /*
87          * If it is a small allocation (typically cursor, which will
88          * be 32x64 or 64x32 ARGB pixels) try to get it from the system.
89          * Framebuffers will never be this small (our minimum size for
90          * framebuffers is larger than this anyway.)  Such objects are
91          * only accessed by the CPU so we don't need any special handing
92          * here.
93          */
94         if (size <= 8192) {
95                 unsigned int order = get_order(size);
96                 struct page *p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
97
98                 if (p) {
99                         obj->addr = page_address(p);
100                         obj->phys_addr = page_to_phys(p);
101                         obj->page = p;
102
103                         memset(obj->addr, 0, PAGE_ALIGN(size));
104                 }
105         }
106
107         /*
108          * We could grab something from CMA if it's enabled, but that
109          * involves building in a problem:
110          *
111          * CMA's interface uses dma_alloc_coherent(), which provides us
112          * with an CPU virtual address and a device address.
113          *
114          * The CPU virtual address may be either an address in the kernel
115          * direct mapped region (for example, as it would be on x86) or
116          * it may be remapped into another part of kernel memory space
117          * (eg, as it would be on ARM.)  This means virt_to_phys() on the
118          * returned virtual address is invalid depending on the architecture
119          * implementation.
120          *
121          * The device address may also not be a physical address; it may
122          * be that there is some kind of remapping between the device and
123          * system RAM, which makes the use of the device address also
124          * unsafe to re-use as a physical address.
125          *
126          * This makes DRM usage of dma_alloc_coherent() in a generic way
127          * at best very questionable and unsafe.
128          */
129
130         /* Otherwise, grab it from our linear allocation */
131         if (!obj->page) {
132                 struct drm_mm_node *node;
133                 unsigned align = min_t(unsigned, size, SZ_2M);
134                 void __iomem *ptr;
135                 int ret;
136
137                 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
138                 if (!node)
139                         return -ENOSPC;
140
141                 mutex_lock(&priv->linear_lock);
142                 ret = drm_mm_insert_node_generic(&priv->linear, node,
143                                                  size, align, 0, 0);
144                 mutex_unlock(&priv->linear_lock);
145                 if (ret) {
146                         kfree(node);
147                         return ret;
148                 }
149
150                 obj->linear = node;
151
152                 /* Ensure that the memory we're returning is cleared. */
153                 ptr = ioremap_wc(obj->linear->start, size);
154                 if (!ptr) {
155                         mutex_lock(&priv->linear_lock);
156                         drm_mm_remove_node(obj->linear);
157                         mutex_unlock(&priv->linear_lock);
158                         kfree(obj->linear);
159                         obj->linear = NULL;
160                         return -ENOMEM;
161                 }
162
163                 memset_io(ptr, 0, size);
164                 iounmap(ptr);
165
166                 obj->phys_addr = obj->linear->start;
167                 obj->dev_addr = obj->linear->start;
168                 obj->mapped = true;
169         }
170
171         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p phys %#llx dev %#llx\n", obj,
172                          (unsigned long long)obj->phys_addr,
173                          (unsigned long long)obj->dev_addr);
174
175         return 0;
176 }
177
178 void *
179 armada_gem_map_object(struct drm_device *dev, struct armada_gem_object *dobj)
180 {
181         /* only linear objects need to be ioremap'd */
182         if (!dobj->addr && dobj->linear)
183                 dobj->addr = ioremap_wc(dobj->phys_addr, dobj->obj.size);
184         return dobj->addr;
185 }
186
187 struct armada_gem_object *
188 armada_gem_alloc_private_object(struct drm_device *dev, size_t size)
189 {
190         struct armada_gem_object *obj;
191
192         size = roundup_gem_size(size);
193
194         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
195         if (!obj)
196                 return NULL;
197
198         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->obj, size);
199
200         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc private obj %p size %zu\n", obj, size);
201
202         return obj;
203 }
204
205 static struct armada_gem_object *armada_gem_alloc_object(struct drm_device *dev,
206         size_t size)
207 {
208         struct armada_gem_object *obj;
209         struct address_space *mapping;
210
211         size = roundup_gem_size(size);
212
213         obj = kzalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
214         if (!obj)
215                 return NULL;
216
217         if (drm_gem_object_init(dev, &obj->obj, size)) {
218                 kfree(obj);
219                 return NULL;
220         }
221
222         mapping = obj->obj.filp->f_mapping;
223         mapping_set_gfp_mask(mapping, GFP_HIGHUSER | __GFP_RECLAIMABLE);
224
225         DRM_DEBUG_DRIVER("alloc obj %p size %zu\n", obj, size);
226
227         return obj;
228 }
229
230 /* Dumb alloc support */
231 int armada_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
232         struct drm_mode_create_dumb *args)
233 {
234         struct armada_gem_object *dobj;
235         u32 handle;
236         size_t size;
237         int ret;
238
239         args->pitch = armada_pitch(args->width, args->bpp);
240         args->size = size = args->pitch * args->height;
241
242         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, size);
243         if (dobj == NULL)
244                 return -ENOMEM;
245
246         ret = armada_gem_linear_back(dev, dobj);
247         if (ret)
248                 goto err;
249
250         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
251         if (ret)
252                 goto err;
253
254         args->handle = handle;
255
256         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
257         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
258  err:
259         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
260         return ret;
261 }
262
263 /* Private driver gem ioctls */
264 int armada_gem_create_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
265         struct drm_file *file)
266 {
267         struct drm_armada_gem_create *args = data;
268         struct armada_gem_object *dobj;
269         size_t size;
270         u32 handle;
271         int ret;
272
273         if (args->size == 0)
274                 return -ENOMEM;
275
276         size = args->size;
277
278         dobj = armada_gem_alloc_object(dev, size);
279         if (dobj == NULL)
280                 return -ENOMEM;
281
282         ret = drm_gem_handle_create(file, &dobj->obj, &handle);
283         if (ret)
284                 goto err;
285
286         args->handle = handle;
287
288         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
289         DRM_DEBUG_DRIVER("obj %p size %zu handle %#x\n", dobj, size, handle);
290  err:
291         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
292         return ret;
293 }
294
295 /* Map a shmem-backed object into process memory space */
296 int armada_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
297         struct drm_file *file)
298 {
299         struct drm_armada_gem_mmap *args = data;
300         struct armada_gem_object *dobj;
301         unsigned long addr;
302
303         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
304         if (dobj == NULL)
305                 return -ENOENT;
306
307         if (!dobj->obj.filp) {
308                 drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
309                 return -EINVAL;
310         }
311
312         addr = vm_mmap(dobj->obj.filp, 0, args->size, PROT_READ | PROT_WRITE,
313                        MAP_SHARED, args->offset);
314         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
315         if (IS_ERR_VALUE(addr))
316                 return addr;
317
318         args->addr = addr;
319
320         return 0;
321 }
322
323 int armada_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
324         struct drm_file *file)
325 {
326         struct drm_armada_gem_pwrite *args = data;
327         struct armada_gem_object *dobj;
328         char __user *ptr;
329         int ret;
330
331         DRM_DEBUG_DRIVER("handle %u off %u size %u ptr 0x%llx\n",
332                 args->handle, args->offset, args->size, args->ptr);
333
334         if (args->size == 0)
335                 return 0;
336
337         ptr = (char __user *)(uintptr_t)args->ptr;
338
339         if (!access_ok(ptr, args->size))
340                 return -EFAULT;
341
342         ret = fault_in_pages_readable(ptr, args->size);
343         if (ret)
344                 return ret;
345
346         dobj = armada_gem_object_lookup(file, args->handle);
347         if (dobj == NULL)
348                 return -ENOENT;
349
350         /* Must be a kernel-mapped object */
351         if (!dobj->addr)
352                 return -EINVAL;
353
354         if (args->offset > dobj->obj.size ||
355             args->size > dobj->obj.size - args->offset) {
356                 DRM_ERROR("invalid size: object size %u\n", dobj->obj.size);
357                 ret = -EINVAL;
358                 goto unref;
359         }
360
361         if (copy_from_user(dobj->addr + args->offset, ptr, args->size)) {
362                 ret = -EFAULT;
363         } else if (dobj->update) {
364                 dobj->update(dobj->update_data);
365                 ret = 0;
366         }
367
368  unref:
369         drm_gem_object_put_unlocked(&dobj->obj);
370         return ret;
371 }
372
373 /* Prime support */
374 static struct sg_table *
375 armada_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
376         enum dma_data_direction dir)
377 {
378         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
379         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
380         struct scatterlist *sg;
381         struct sg_table *sgt;
382         int i, num;
383
384         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
385         if (!sgt)
386                 return NULL;
387
388         if (dobj->obj.filp) {
389                 struct address_space *mapping;
390                 int count;
391
392                 count = dobj->obj.size / PAGE_SIZE;
393                 if (sg_alloc_table(sgt, count, GFP_KERNEL))
394                         goto free_sgt;
395
396                 mapping = dobj->obj.filp->f_mapping;
397
398                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, count, i) {
399                         struct page *page;
400
401                         page = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
402                         if (IS_ERR(page)) {
403                                 num = i;
404                                 goto release;
405                         }
406
407                         sg_set_page(sg, page, PAGE_SIZE, 0);
408                 }
409
410                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0) {
411                         num = sgt->nents;
412                         goto release;
413                 }
414         } else if (dobj->page) {
415                 /* Single contiguous page */
416                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
417                         goto free_sgt;
418
419                 sg_set_page(sgt->sgl, dobj->page, dobj->obj.size, 0);
420
421                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
422                         goto free_table;
423         } else if (dobj->linear) {
424                 /* Single contiguous physical region - no struct page */
425                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
426                         goto free_sgt;
427                 sg_dma_address(sgt->sgl) = dobj->dev_addr;
428                 sg_dma_len(sgt->sgl) = dobj->obj.size;
429         } else {
430                 goto free_sgt;
431         }
432         return sgt;
433
434  release:
435         for_each_sg(sgt->sgl, sg, num, i)
436                 put_page(sg_page(sg));
437  free_table:
438         sg_free_table(sgt);
439  free_sgt:
440         kfree(sgt);
441         return NULL;
442 }
443
444 static void armada_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
445         struct sg_table *sgt, enum dma_data_direction dir)
446 {
447         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
448         struct armada_gem_object *dobj = drm_to_armada_gem(obj);
449         int i;
450
451         if (!dobj->linear)
452                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
453
454         if (dobj->obj.filp) {
455                 struct scatterlist *sg;
456                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, sgt->nents, i)
457                         put_page(sg_page(sg));
458         }
459
460         sg_free_table(sgt);
461         kfree(sgt);
462 }
463
464 static void *armada_gem_dmabuf_no_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n)
465 {
466         return NULL;
467 }
468
469 static void
470 armada_gem_dmabuf_no_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long n, void *addr)
471 {
472 }
473
474 static int
475 armada_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
476 {
477         return -EINVAL;
478 }
479
480 static const struct dma_buf_ops armada_gem_prime_dmabuf_ops = {
481         .map_dma_buf    = armada_gem_prime_map_dma_buf,
482         .unmap_dma_buf  = armada_gem_prime_unmap_dma_buf,
483         .release        = drm_gem_dmabuf_release,
484         .map            = armada_gem_dmabuf_no_kmap,
485         .unmap          = armada_gem_dmabuf_no_kunmap,
486         .mmap           = armada_gem_dmabuf_mmap,
487 };
488
489 struct dma_buf *
490 armada_gem_prime_export(struct drm_gem_object *obj, int flags)
491 {
492         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
493
494         exp_info.ops = &armada_gem_prime_dmabuf_ops;
495         exp_info.size = obj->size;
496         exp_info.flags = O_RDWR;
497         exp_info.priv = obj;
498
499         return drm_gem_dmabuf_export(obj->dev, &exp_info);
500 }
501
502 struct drm_gem_object *
503 armada_gem_prime_import(struct drm_device *dev, struct dma_buf *buf)
504 {
505         struct dma_buf_attachment *attach;
506         struct armada_gem_object *dobj;
507
508         if (buf->ops == &armada_gem_prime_dmabuf_ops) {
509                 struct drm_gem_object *obj = buf->priv;
510                 if (obj->dev == dev) {
511                         /*
512                          * Importing our own dmabuf(s) increases the
513                          * refcount on the gem object itself.
514                          */
515                         drm_gem_object_get(obj);
516                         return obj;
517                 }
518         }
519
520         attach = dma_buf_attach(buf, dev->dev);
521         if (IS_ERR(attach))
522                 return ERR_CAST(attach);
523
524         dobj = armada_gem_alloc_private_object(dev, buf->size);
525         if (!dobj) {
526                 dma_buf_detach(buf, attach);
527                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
528         }
529
530         dobj->obj.import_attach = attach;
531         get_dma_buf(buf);
532
533         /*
534          * Don't call dma_buf_map_attachment() here - it maps the
535          * scatterlist immediately for DMA, and this is not always
536          * an appropriate thing to do.
537          */
538         return &dobj->obj;
539 }
540
541 int armada_gem_map_import(struct armada_gem_object *dobj)
542 {
543         int ret;
544
545         dobj->sgt = dma_buf_map_attachment(dobj->obj.import_attach,
546                                            DMA_TO_DEVICE);
547         if (IS_ERR(dobj->sgt)) {
548                 ret = PTR_ERR(dobj->sgt);
549                 dobj->sgt = NULL;
550                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() error: %d\n", ret);
551                 return ret;
552         }
553         if (dobj->sgt->nents > 1) {
554                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned an (unsupported) scattered list\n");
555                 return -EINVAL;
556         }
557         if (sg_dma_len(dobj->sgt->sgl) < dobj->obj.size) {
558                 DRM_ERROR("dma_buf_map_attachment() returned a small buffer\n");
559                 return -EINVAL;
560         }
561         dobj->dev_addr = sg_dma_address(dobj->sgt->sgl);
562         dobj->mapped = true;
563         return 0;
564 }