drivers/gpu/drm/drm_aperture.c

   1 // SPDX-License-Identifier: MIT
   2
   3 #include <linux/device.h>
   4 #include <linux/fb.h>
   5 #include <linux/list.h>
   6 #include <linux/mutex.h>
   7 #include <linux/pci.h>
   8 #include <linux/platform_device.h> /* for firmware helpers */
   9 #include <linux/slab.h>
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/vgaarb.h>
  12
  13 #include <drm/drm_aperture.h>
  14 #include <drm/drm_drv.h>
  15 #include <drm/drm_print.h>
  16
  17 /**
  18  * DOC: overview
  19  *
  20  * A graphics device might be supported by different drivers, but only one
  21  * driver can be active at any given time. Many systems load a generic
  22  * graphics drivers, such as EFI-GOP or VESA, early during the boot process.
  23  * During later boot stages, they replace the generic driver with a dedicated,
  24  * hardware-specific driver. To take over the device the dedicated driver
  25  * first has to remove the generic driver. DRM aperture functions manage
  26  * ownership of DRM framebuffer memory and hand-over between drivers.
  27  *
  28  * DRM drivers should call drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers()
  29  * at the top of their probe function. The function removes any generic
  30  * driver that is currently associated with the given framebuffer memory.
  31  * If the framebuffer is located at PCI BAR 0, the rsp code looks as in the
  32  * example given below.
  33  *
  34  * .. code-block:: c
  35  *
  36  *      static int remove_conflicting_framebuffers(struct pci_dev *pdev)
  37  *      {
  38  *              bool primary = false;
  39  *              resource_size_t base, size;
  40  *              int ret;
  41  *
  42  *              base = pci_resource_start(pdev, 0);
  43  *              size = pci_resource_len(pdev, 0);
  44  *      #ifdef CONFIG_X86
  45  *              primary = pdev->resource[PCI_ROM_RESOURCE].flags & IORESOURCE_ROM_SHADOW;
  46  *      #endif
  47  *
  48  *              return drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers(base, size, primary,
  49  *                                                                  "example driver");
  50  *      }
  51  *
  52  *      static int probe(struct pci_dev *pdev)
  53  *      {
  54  *              int ret;
  55  *
  56  *              // Remove any generic drivers...
  57  *              ret = remove_conflicting_framebuffers(pdev);
  58  *              if (ret)
  59  *                      return ret;
  60  *
  61  *              // ... and initialize the hardware.
  62  *              ...
  63  *
  64  *              drm_dev_register();
  65  *
  66  *              return 0;
  67  *      }
  68  *
  69  * PCI device drivers should call
  70  * drm_aperture_remove_conflicting_pci_framebuffers() and let it detect the
  71  * framebuffer apertures automatically. Device drivers without knowledge of
  72  * the framebuffer's location shall call drm_aperture_remove_framebuffers(),
  73  * which removes all drivers for known framebuffer.
  74  *
  75  * Drivers that are susceptible to being removed by other drivers, such as
  76  * generic EFI or VESA drivers, have to register themselves as owners of their
  77  * given framebuffer memory. Ownership of the framebuffer memory is achived
  78  * by calling devm_aperture_acquire_from_firmware(). On success, the driver
  79  * is the owner of the framebuffer range. The function fails if the
  80  * framebuffer is already by another driver. See below for an example.
  81  *
  82  * .. code-block:: c
  83  *
  84  *      static int acquire_framebuffers(struct drm_device *dev, struct platform_device *pdev)
  85  *      {
  86  *              resource_size_t base, size;
  87  *
  88  *              mem = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
  89  *              if (!mem)
  90  *                      return -EINVAL;
  91  *              base = mem->start;
  92  *              size = resource_size(mem);
  93  *
  94  *              return devm_acquire_aperture_from_firmware(dev, base, size);
  95  *      }
  96  *
  97  *      static int probe(struct platform_device *pdev)
  98  *      {
  99  *              struct drm_device *dev;
 100  *              int ret;
 101  *
 102  *              // ... Initialize the device...
 103  *              dev = devm_drm_dev_alloc();
 104  *              ...
 105  *
 106  *              // ... and acquire ownership of the framebuffer.
 107  *              ret = acquire_framebuffers(dev, pdev);
 108  *              if (ret)
 109  *                      return ret;
 110  *
 111  *              drm_dev_register(dev, 0);
 112  *
 113  *              return 0;
 114  *      }
 115  *
 116  * The generic driver is now subject to forced removal by other drivers. This
 117  * only works for platform drivers that support hot unplug.
 118  * When a driver calls drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers() et al
 119  * for the registered framebuffer range, the aperture helpers call
 120  * platform_device_unregister() and the generic driver unloads itself. It
 121  * may not access the device's registers, framebuffer memory, ROM, etc
 122  * afterwards.
 123  */
 124
 125 struct drm_aperture {
 126         struct drm_device *dev;
 127         resource_size_t base;
 128         resource_size_t size;
 129         struct list_head lh;
 130         void (*detach)(struct drm_device *dev);
 131 };
 132
 133 static LIST_HEAD(drm_apertures);
 134 static DEFINE_MUTEX(drm_apertures_lock);
 135
 136 static bool overlap(resource_size_t base1, resource_size_t end1,
 137                     resource_size_t base2, resource_size_t end2)
 138 {
 139         return (base1 < end2) && (end1 > base2);
 140 }
 141
 142 static void devm_aperture_acquire_release(void *data)
 143 {
 144         struct drm_aperture *ap = data;
 145         bool detached = !ap->dev;
 146
 147         if (detached)
 148                 return;
 149
 150         mutex_lock(&drm_apertures_lock);
 151         list_del(&ap->lh);
 152         mutex_unlock(&drm_apertures_lock);
 153 }
 154
 155 static int devm_aperture_acquire(struct drm_device *dev,
 156                                  resource_size_t base, resource_size_t size,
 157                                  void (*detach)(struct drm_device *))
 158 {
 159         size_t end = base + size;
 160         struct list_head *pos;
 161         struct drm_aperture *ap;
 162
 163         mutex_lock(&drm_apertures_lock);
 164
 165         list_for_each(pos, &drm_apertures) {
 166                 ap = container_of(pos, struct drm_aperture, lh);
 167                 if (overlap(base, end, ap->base, ap->base + ap->size)) {
 168                         mutex_unlock(&drm_apertures_lock);
 169                         return -EBUSY;
 170                 }
 171         }
 172
 173         ap = devm_kzalloc(dev->dev, sizeof(*ap), GFP_KERNEL);
 174         if (!ap) {
 175                 mutex_unlock(&drm_apertures_lock);
 176                 return -ENOMEM;
 177         }
 178
 179         ap->dev = dev;
 180         ap->base = base;
 181         ap->size = size;
 182         ap->detach = detach;
 183         INIT_LIST_HEAD(&ap->lh);
 184
 185         list_add(&ap->lh, &drm_apertures);
 186
 187         mutex_unlock(&drm_apertures_lock);
 188
 189         return devm_add_action_or_reset(dev->dev, devm_aperture_acquire_release, ap);
 190 }
 191
 192 static void drm_aperture_detach_firmware(struct drm_device *dev)
 193 {
 194         struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev->dev);
 195
 196         /*
 197          * Remove the device from the device hierarchy. This is the right thing
 198          * to do for firmware-based DRM drivers, such as EFI, VESA or VGA. After
 199          * the new driver takes over the hardware, the firmware device's state
 200          * will be lost.
 201          *
 202          * For non-platform devices, a new callback would be required.
 203          *
 204          * If the aperture helpers ever need to handle native drivers, this call
 205          * would only have to unplug the DRM device, so that the hardware device
 206          * stays around after detachment.
 207          */
 208         platform_device_unregister(pdev);
 209 }
 210
 211 /**
 212  * devm_aperture_acquire_from_firmware - Acquires ownership of a firmware framebuffer
 213  *                                       on behalf of a DRM driver.
 214  * @dev:        the DRM device to own the framebuffer memory
 215  * @base:       the framebuffer's byte offset in physical memory
 216  * @size:       the framebuffer size in bytes
 217  *
 218  * Installs the given device as the new owner of the framebuffer. The function
 219  * expects the framebuffer to be provided by a platform device that has been
 220  * set up by firmware. Firmware can be any generic interface, such as EFI,
 221  * VESA, VGA, etc. If the native hardware driver takes over ownership of the
 222  * framebuffer range, the firmware state gets lost. Aperture helpers will then
 223  * unregister the platform device automatically. Acquired apertures are
 224  * released automatically if the underlying device goes away.
 225  *
 226  * The function fails if the framebuffer range, or parts of it, is currently
 227  * owned by another driver. To evict current owners, callers should use
 228  * drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers() et al. before calling this
 229  * function. The function also fails if the given device is not a platform
 230  * device.
 231  *
 232  * Returns:
 233  * 0 on success, or a negative errno value otherwise.
 234  */
 235 int devm_aperture_acquire_from_firmware(struct drm_device *dev, resource_size_t base,
 236                                         resource_size_t size)
 237 {
 238         if (drm_WARN_ON(dev, !dev_is_platform(dev->dev)))
 239                 return -EINVAL;
 240
 241         return devm_aperture_acquire(dev, base, size, drm_aperture_detach_firmware);
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(devm_aperture_acquire_from_firmware);
 244
 245 static void drm_aperture_detach_drivers(resource_size_t base, resource_size_t size)
 246 {
 247         resource_size_t end = base + size;
 248         struct list_head *pos, *n;
 249
 250         mutex_lock(&drm_apertures_lock);
 251
 252         list_for_each_safe(pos, n, &drm_apertures) {
 253                 struct drm_aperture *ap =
 254                         container_of(pos, struct drm_aperture, lh);
 255                 struct drm_device *dev = ap->dev;
 256
 257                 if (WARN_ON_ONCE(!dev))
 258                         continue;
 259
 260                 if (!overlap(base, end, ap->base, ap->base + ap->size))
 261                         continue;
 262
 263                 ap->dev = NULL; /* detach from device */
 264                 list_del(&ap->lh);
 265
 266                 ap->detach(dev);
 267         }
 268
 269         mutex_unlock(&drm_apertures_lock);
 270 }
 271
 272 /**
 273  * drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers - remove existing framebuffers in the given range
 274  * @base: the aperture's base address in physical memory
 275  * @size: aperture size in bytes
 276  * @primary: also kick vga16fb if present
 277  * @name: requesting driver name
 278  *
 279  * This function removes graphics device drivers which use memory range described by
 280  * @base and @size.
 281  *
 282  * Returns:
 283  * 0 on success, or a negative errno code otherwise
 284  */
 285 int drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers(resource_size_t base, resource_size_t size,
 286                                                  bool primary, const char *name)
 287 {
 288 #if IS_REACHABLE(CONFIG_FB)
 289         struct apertures_struct *a;
 290         int ret;
 291
 292         a = alloc_apertures(1);
 293         if (!a)
 294                 return -ENOMEM;
 295
 296         a->ranges[0].base = base;
 297         a->ranges[0].size = size;
 298
 299         ret = remove_conflicting_framebuffers(a, name, primary);
 300         kfree(a);
 301
 302         if (ret)
 303                 return ret;
 304 #endif
 305
 306         drm_aperture_detach_drivers(base, size);
 307
 308         return 0;
 309 }
 310 EXPORT_SYMBOL(drm_aperture_remove_conflicting_framebuffers);
 311
 312 /**
 313  * drm_aperture_remove_conflicting_pci_framebuffers - remove existing framebuffers for PCI devices
 314  * @pdev: PCI device
 315  * @name: requesting driver name
 316  *
 317  * This function removes graphics device drivers using memory range configured
 318  * for any of @pdev's memory bars. The function assumes that PCI device with
 319  * shadowed ROM drives a primary display and so kicks out vga16fb.
 320  *
 321  * Returns:
 322  * 0 on success, or a negative errno code otherwise
 323  */
 324 int drm_aperture_remove_conflicting_pci_framebuffers(struct pci_dev *pdev, const char *name)
 325 {
 326         resource_size_t base, size;
 327         int bar, ret = 0;
 328
 329         for (bar = 0; bar < PCI_STD_NUM_BARS; ++bar) {
 330                 if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 331                         continue;
 332                 base = pci_resource_start(pdev, bar);
 333                 size = pci_resource_len(pdev, bar);
 334                 drm_aperture_detach_drivers(base, size);
 335         }
 336
 337         /*
 338          * WARNING: Apparently we must kick fbdev drivers before vgacon,
 339          * otherwise the vga fbdev driver falls over.
 340          */
 341 #if IS_REACHABLE(CONFIG_FB)
 342         ret = remove_conflicting_pci_framebuffers(pdev, name);
 343 #endif
 344         if (ret == 0)
 345                 ret = vga_remove_vgacon(pdev);
 346         return ret;
 347 }
 348 EXPORT_SYMBOL(drm_aperture_remove_conflicting_pci_framebuffers);