drivers/gpu/drm/drm_prime.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2012 Red Hat
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
  12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
  13  * Software.
  14  *
  15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
  20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
  21  * IN THE SOFTWARE.
  22  *
  23  * Authors:
  24  *      Dave Airlie <airlied@redhat.com>
  25  *      Rob Clark <rob.clark@linaro.org>
  26  *
  27  */
  28
  29 #include <linux/export.h>
  30 #include <linux/dma-buf.h>
  31 #include <linux/rbtree.h>
  32
  33 #include <drm/drm.h>
  34 #include <drm/drm_drv.h>
  35 #include <drm/drm_file.h>
  36 #include <drm/drm_framebuffer.h>
  37 #include <drm/drm_gem.h>
  38 #include <drm/drm_prime.h>
  39
  40 #include "drm_internal.h"
  41
  42 /**
  43  * DOC: overview and lifetime rules
  44  *
  45  * Similar to GEM global names, PRIME file descriptors are also used to share
  46  * buffer objects across processes. They offer additional security: as file
  47  * descriptors must be explicitly sent over UNIX domain sockets to be shared
  48  * between applications, they can't be guessed like the globally unique GEM
  49  * names.
  50  *
  51  * Drivers that support the PRIME API implement the
  52  * &drm_driver.prime_handle_to_fd and &drm_driver.prime_fd_to_handle operations.
  53  * GEM based drivers must use drm_gem_prime_handle_to_fd() and
  54  * drm_gem_prime_fd_to_handle() to implement these. For GEM based drivers the
  55  * actual driver interfaces is provided through the &drm_gem_object_funcs.export
  56  * and &drm_driver.gem_prime_import hooks.
  57  *
  58  * &dma_buf_ops implementations for GEM drivers are all individually exported
  59  * for drivers which need to overwrite or reimplement some of them.
  60  *
  61  * Reference Counting for GEM Drivers
  62  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  63  *
  64  * On the export the &dma_buf holds a reference to the exported buffer object,
  65  * usually a &drm_gem_object. It takes this reference in the PRIME_HANDLE_TO_FD
  66  * IOCTL, when it first calls &drm_gem_object_funcs.export
  67  * and stores the exporting GEM object in the &dma_buf.priv field. This
  68  * reference needs to be released when the final reference to the &dma_buf
  69  * itself is dropped and its &dma_buf_ops.release function is called.  For
  70  * GEM-based drivers, the &dma_buf should be exported using
  71  * drm_gem_dmabuf_export() and then released by drm_gem_dmabuf_release().
  72  *
  73  * Thus the chain of references always flows in one direction, avoiding loops:
  74  * importing GEM object -> dma-buf -> exported GEM bo. A further complication
  75  * are the lookup caches for import and export. These are required to guarantee
  76  * that any given object will always have only one uniqe userspace handle. This
  77  * is required to allow userspace to detect duplicated imports, since some GEM
  78  * drivers do fail command submissions if a given buffer object is listed more
  79  * than once. These import and export caches in &drm_prime_file_private only
  80  * retain a weak reference, which is cleaned up when the corresponding object is
  81  * released.
  82  *
  83  * Self-importing: If userspace is using PRIME as a replacement for flink then
  84  * it will get a fd->handle request for a GEM object that it created.  Drivers
  85  * should detect this situation and return back the underlying object from the
  86  * dma-buf private. For GEM based drivers this is handled in
  87  * drm_gem_prime_import() already.
  88  */
  89
  90 struct drm_prime_member {
  91         struct dma_buf *dma_buf;
  92         uint32_t handle;
  93
  94         struct rb_node dmabuf_rb;
  95         struct rb_node handle_rb;
  96 };
  97
  98 static int drm_prime_add_buf_handle(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv,
  99                                     struct dma_buf *dma_buf, uint32_t handle)
 100 {
 101         struct drm_prime_member *member;
 102         struct rb_node **p, *rb;
 103
 104         member = kmalloc(sizeof(*member), GFP_KERNEL);
 105         if (!member)
 106                 return -ENOMEM;
 107
 108         get_dma_buf(dma_buf);
 109         member->dma_buf = dma_buf;
 110         member->handle = handle;
 111
 112         rb = NULL;
 113         p = &prime_fpriv->dmabufs.rb_node;
 114         while (*p) {
 115                 struct drm_prime_member *pos;
 116
 117                 rb = *p;
 118                 pos = rb_entry(rb, struct drm_prime_member, dmabuf_rb);
 119                 if (dma_buf > pos->dma_buf)
 120                         p = &rb->rb_right;
 121                 else
 122                         p = &rb->rb_left;
 123         }
 124         rb_link_node(&member->dmabuf_rb, rb, p);
 125         rb_insert_color(&member->dmabuf_rb, &prime_fpriv->dmabufs);
 126
 127         rb = NULL;
 128         p = &prime_fpriv->handles.rb_node;
 129         while (*p) {
 130                 struct drm_prime_member *pos;
 131
 132                 rb = *p;
 133                 pos = rb_entry(rb, struct drm_prime_member, handle_rb);
 134                 if (handle > pos->handle)
 135                         p = &rb->rb_right;
 136                 else
 137                         p = &rb->rb_left;
 138         }
 139         rb_link_node(&member->handle_rb, rb, p);
 140         rb_insert_color(&member->handle_rb, &prime_fpriv->handles);
 141
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static struct dma_buf *drm_prime_lookup_buf_by_handle(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv,
 146                                                       uint32_t handle)
 147 {
 148         struct rb_node *rb;
 149
 150         rb = prime_fpriv->handles.rb_node;
 151         while (rb) {
 152                 struct drm_prime_member *member;
 153
 154                 member = rb_entry(rb, struct drm_prime_member, handle_rb);
 155                 if (member->handle == handle)
 156                         return member->dma_buf;
 157                 else if (member->handle < handle)
 158                         rb = rb->rb_right;
 159                 else
 160                         rb = rb->rb_left;
 161         }
 162
 163         return NULL;
 164 }
 165
 166 static int drm_prime_lookup_buf_handle(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv,
 167                                        struct dma_buf *dma_buf,
 168                                        uint32_t *handle)
 169 {
 170         struct rb_node *rb;
 171
 172         rb = prime_fpriv->dmabufs.rb_node;
 173         while (rb) {
 174                 struct drm_prime_member *member;
 175
 176                 member = rb_entry(rb, struct drm_prime_member, dmabuf_rb);
 177                 if (member->dma_buf == dma_buf) {
 178                         *handle = member->handle;
 179                         return 0;
 180                 } else if (member->dma_buf < dma_buf) {
 181                         rb = rb->rb_right;
 182                 } else {
 183                         rb = rb->rb_left;
 184                 }
 185         }
 186
 187         return -ENOENT;
 188 }
 189
 190 void drm_prime_remove_buf_handle_locked(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv,
 191                                         struct dma_buf *dma_buf)
 192 {
 193         struct rb_node *rb;
 194
 195         rb = prime_fpriv->dmabufs.rb_node;
 196         while (rb) {
 197                 struct drm_prime_member *member;
 198
 199                 member = rb_entry(rb, struct drm_prime_member, dmabuf_rb);
 200                 if (member->dma_buf == dma_buf) {
 201                         rb_erase(&member->handle_rb, &prime_fpriv->handles);
 202                         rb_erase(&member->dmabuf_rb, &prime_fpriv->dmabufs);
 203
 204                         dma_buf_put(dma_buf);
 205                         kfree(member);
 206                         return;
 207                 } else if (member->dma_buf < dma_buf) {
 208                         rb = rb->rb_right;
 209                 } else {
 210                         rb = rb->rb_left;
 211                 }
 212         }
 213 }
 214
 215 void drm_prime_init_file_private(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv)
 216 {
 217         mutex_init(&prime_fpriv->lock);
 218         prime_fpriv->dmabufs = RB_ROOT;
 219         prime_fpriv->handles = RB_ROOT;
 220 }
 221
 222 void drm_prime_destroy_file_private(struct drm_prime_file_private *prime_fpriv)
 223 {
 224         /* by now drm_gem_release should've made sure the list is empty */
 225         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&prime_fpriv->dmabufs));
 226 }
 227
 228 /**
 229  * drm_gem_dmabuf_export - &dma_buf export implementation for GEM
 230  * @dev: parent device for the exported dmabuf
 231  * @exp_info: the export information used by dma_buf_export()
 232  *
 233  * This wraps dma_buf_export() for use by generic GEM drivers that are using
 234  * drm_gem_dmabuf_release(). In addition to calling dma_buf_export(), we take
 235  * a reference to the &drm_device and the exported &drm_gem_object (stored in
 236  * &dma_buf_export_info.priv) which is released by drm_gem_dmabuf_release().
 237  *
 238  * Returns the new dmabuf.
 239  */
 240 struct dma_buf *drm_gem_dmabuf_export(struct drm_device *dev,
 241                                       struct dma_buf_export_info *exp_info)
 242 {
 243         struct drm_gem_object *obj = exp_info->priv;
 244         struct dma_buf *dma_buf;
 245
 246         dma_buf = dma_buf_export(exp_info);
 247         if (IS_ERR(dma_buf))
 248                 return dma_buf;
 249
 250         drm_dev_get(dev);
 251         drm_gem_object_get(obj);
 252         dma_buf->file->f_mapping = obj->dev->anon_inode->i_mapping;
 253
 254         return dma_buf;
 255 }
 256 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dmabuf_export);
 257
 258 /**
 259  * drm_gem_dmabuf_release - &dma_buf release implementation for GEM
 260  * @dma_buf: buffer to be released
 261  *
 262  * Generic release function for dma_bufs exported as PRIME buffers. GEM drivers
 263  * must use this in their &dma_buf_ops structure as the release callback.
 264  * drm_gem_dmabuf_release() should be used in conjunction with
 265  * drm_gem_dmabuf_export().
 266  */
 267 void drm_gem_dmabuf_release(struct dma_buf *dma_buf)
 268 {
 269         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 270         struct drm_device *dev = obj->dev;
 271
 272         /* drop the reference on the export fd holds */
 273         drm_gem_object_put(obj);
 274
 275         drm_dev_put(dev);
 276 }
 277 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dmabuf_release);
 278
 279 /**
 280  * drm_gem_prime_fd_to_handle - PRIME import function for GEM drivers
 281  * @dev: dev to export the buffer from
 282  * @file_priv: drm file-private structure
 283  * @prime_fd: fd id of the dma-buf which should be imported
 284  * @handle: pointer to storage for the handle of the imported buffer object
 285  *
 286  * This is the PRIME import function which must be used mandatorily by GEM
 287  * drivers to ensure correct lifetime management of the underlying GEM object.
 288  * The actual importing of GEM object from the dma-buf is done through the
 289  * &drm_driver.gem_prime_import driver callback.
 290  *
 291  * Returns 0 on success or a negative error code on failure.
 292  */
 293 int drm_gem_prime_fd_to_handle(struct drm_device *dev,
 294                                struct drm_file *file_priv, int prime_fd,
 295                                uint32_t *handle)
 296 {
 297         struct dma_buf *dma_buf;
 298         struct drm_gem_object *obj;
 299         int ret;
 300
 301         dma_buf = dma_buf_get(prime_fd);
 302         if (IS_ERR(dma_buf))
 303                 return PTR_ERR(dma_buf);
 304
 305         mutex_lock(&file_priv->prime.lock);
 306
 307         ret = drm_prime_lookup_buf_handle(&file_priv->prime,
 308                         dma_buf, handle);
 309         if (ret == 0)
 310                 goto out_put;
 311
 312         /* never seen this one, need to import */
 313         mutex_lock(&dev->object_name_lock);
 314         if (dev->driver->gem_prime_import)
 315                 obj = dev->driver->gem_prime_import(dev, dma_buf);
 316         else
 317                 obj = drm_gem_prime_import(dev, dma_buf);
 318         if (IS_ERR(obj)) {
 319                 ret = PTR_ERR(obj);
 320                 goto out_unlock;
 321         }
 322
 323         if (obj->dma_buf) {
 324                 WARN_ON(obj->dma_buf != dma_buf);
 325         } else {
 326                 obj->dma_buf = dma_buf;
 327                 get_dma_buf(dma_buf);
 328         }
 329
 330         /* _handle_create_tail unconditionally unlocks dev->object_name_lock. */
 331         ret = drm_gem_handle_create_tail(file_priv, obj, handle);
 332         drm_gem_object_put(obj);
 333         if (ret)
 334                 goto out_put;
 335
 336         ret = drm_prime_add_buf_handle(&file_priv->prime,
 337                         dma_buf, *handle);
 338         mutex_unlock(&file_priv->prime.lock);
 339         if (ret)
 340                 goto fail;
 341
 342         dma_buf_put(dma_buf);
 343
 344         return 0;
 345
 346 fail:
 347         /* hmm, if driver attached, we are relying on the free-object path
 348          * to detach.. which seems ok..
 349          */
 350         drm_gem_handle_delete(file_priv, *handle);
 351         dma_buf_put(dma_buf);
 352         return ret;
 353
 354 out_unlock:
 355         mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
 356 out_put:
 357         mutex_unlock(&file_priv->prime.lock);
 358         dma_buf_put(dma_buf);
 359         return ret;
 360 }
 361 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_fd_to_handle);
 362
 363 int drm_prime_fd_to_handle_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 364                                  struct drm_file *file_priv)
 365 {
 366         struct drm_prime_handle *args = data;
 367
 368         if (!dev->driver->prime_fd_to_handle)
 369                 return -ENOSYS;
 370
 371         return dev->driver->prime_fd_to_handle(dev, file_priv,
 372                         args->fd, &args->handle);
 373 }
 374
 375 static struct dma_buf *export_and_register_object(struct drm_device *dev,
 376                                                   struct drm_gem_object *obj,
 377                                                   uint32_t flags)
 378 {
 379         struct dma_buf *dmabuf;
 380
 381         /* prevent races with concurrent gem_close. */
 382         if (obj->handle_count == 0) {
 383                 dmabuf = ERR_PTR(-ENOENT);
 384                 return dmabuf;
 385         }
 386
 387         if (obj->funcs && obj->funcs->export)
 388                 dmabuf = obj->funcs->export(obj, flags);
 389         else if (dev->driver->gem_prime_export)
 390                 dmabuf = dev->driver->gem_prime_export(obj, flags);
 391         else
 392                 dmabuf = drm_gem_prime_export(obj, flags);
 393         if (IS_ERR(dmabuf)) {
 394                 /* normally the created dma-buf takes ownership of the ref,
 395                  * but if that fails then drop the ref
 396                  */
 397                 return dmabuf;
 398         }
 399
 400         /*
 401          * Note that callers do not need to clean up the export cache
 402          * since the check for obj->handle_count guarantees that someone
 403          * will clean it up.
 404          */
 405         obj->dma_buf = dmabuf;
 406         get_dma_buf(obj->dma_buf);
 407
 408         return dmabuf;
 409 }
 410
 411 /**
 412  * drm_gem_prime_handle_to_fd - PRIME export function for GEM drivers
 413  * @dev: dev to export the buffer from
 414  * @file_priv: drm file-private structure
 415  * @handle: buffer handle to export
 416  * @flags: flags like DRM_CLOEXEC
 417  * @prime_fd: pointer to storage for the fd id of the create dma-buf
 418  *
 419  * This is the PRIME export function which must be used mandatorily by GEM
 420  * drivers to ensure correct lifetime management of the underlying GEM object.
 421  * The actual exporting from GEM object to a dma-buf is done through the
 422  * &drm_driver.gem_prime_export driver callback.
 423  */
 424 int drm_gem_prime_handle_to_fd(struct drm_device *dev,
 425                                struct drm_file *file_priv, uint32_t handle,
 426                                uint32_t flags,
 427                                int *prime_fd)
 428 {
 429         struct drm_gem_object *obj;
 430         int ret = 0;
 431         struct dma_buf *dmabuf;
 432
 433         mutex_lock(&file_priv->prime.lock);
 434         obj = drm_gem_object_lookup(file_priv, handle);
 435         if (!obj)  {
 436                 ret = -ENOENT;
 437                 goto out_unlock;
 438         }
 439
 440         dmabuf = drm_prime_lookup_buf_by_handle(&file_priv->prime, handle);
 441         if (dmabuf) {
 442                 get_dma_buf(dmabuf);
 443                 goto out_have_handle;
 444         }
 445
 446         mutex_lock(&dev->object_name_lock);
 447         /* re-export the original imported object */
 448         if (obj->import_attach) {
 449                 dmabuf = obj->import_attach->dmabuf;
 450                 get_dma_buf(dmabuf);
 451                 goto out_have_obj;
 452         }
 453
 454         if (obj->dma_buf) {
 455                 get_dma_buf(obj->dma_buf);
 456                 dmabuf = obj->dma_buf;
 457                 goto out_have_obj;
 458         }
 459
 460         dmabuf = export_and_register_object(dev, obj, flags);
 461         if (IS_ERR(dmabuf)) {
 462                 /* normally the created dma-buf takes ownership of the ref,
 463                  * but if that fails then drop the ref
 464                  */
 465                 ret = PTR_ERR(dmabuf);
 466                 mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
 467                 goto out;
 468         }
 469
 470 out_have_obj:
 471         /*
 472          * If we've exported this buffer then cheat and add it to the import list
 473          * so we get the correct handle back. We must do this under the
 474          * protection of dev->object_name_lock to ensure that a racing gem close
 475          * ioctl doesn't miss to remove this buffer handle from the cache.
 476          */
 477         ret = drm_prime_add_buf_handle(&file_priv->prime,
 478                                        dmabuf, handle);
 479         mutex_unlock(&dev->object_name_lock);
 480         if (ret)
 481                 goto fail_put_dmabuf;
 482
 483 out_have_handle:
 484         ret = dma_buf_fd(dmabuf, flags);
 485         /*
 486          * We must _not_ remove the buffer from the handle cache since the newly
 487          * created dma buf is already linked in the global obj->dma_buf pointer,
 488          * and that is invariant as long as a userspace gem handle exists.
 489          * Closing the handle will clean out the cache anyway, so we don't leak.
 490          */
 491         if (ret < 0) {
 492                 goto fail_put_dmabuf;
 493         } else {
 494                 *prime_fd = ret;
 495                 ret = 0;
 496         }
 497
 498         goto out;
 499
 500 fail_put_dmabuf:
 501         dma_buf_put(dmabuf);
 502 out:
 503         drm_gem_object_put(obj);
 504 out_unlock:
 505         mutex_unlock(&file_priv->prime.lock);
 506
 507         return ret;
 508 }
 509 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_handle_to_fd);
 510
 511 int drm_prime_handle_to_fd_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 512                                  struct drm_file *file_priv)
 513 {
 514         struct drm_prime_handle *args = data;
 515
 516         if (!dev->driver->prime_handle_to_fd)
 517                 return -ENOSYS;
 518
 519         /* check flags are valid */
 520         if (args->flags & ~(DRM_CLOEXEC | DRM_RDWR))
 521                 return -EINVAL;
 522
 523         return dev->driver->prime_handle_to_fd(dev, file_priv,
 524                         args->handle, args->flags, &args->fd);
 525 }
 526
 527 /**
 528  * DOC: PRIME Helpers
 529  *
 530  * Drivers can implement &drm_gem_object_funcs.export and
 531  * &drm_driver.gem_prime_import in terms of simpler APIs by using the helper
 532  * functions drm_gem_prime_export() and drm_gem_prime_import(). These functions
 533  * implement dma-buf support in terms of some lower-level helpers, which are
 534  * again exported for drivers to use individually:
 535  *
 536  * Exporting buffers
 537  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 538  *
 539  * Optional pinning of buffers is handled at dma-buf attach and detach time in
 540  * drm_gem_map_attach() and drm_gem_map_detach(). Backing storage itself is
 541  * handled by drm_gem_map_dma_buf() and drm_gem_unmap_dma_buf(), which relies on
 542  * &drm_gem_object_funcs.get_sg_table.
 543  *
 544  * For kernel-internal access there's drm_gem_dmabuf_vmap() and
 545  * drm_gem_dmabuf_vunmap(). Userspace mmap support is provided by
 546  * drm_gem_dmabuf_mmap().
 547  *
 548  * Note that these export helpers can only be used if the underlying backing
 549  * storage is fully coherent and either permanently pinned, or it is safe to pin
 550  * it indefinitely.
 551  *
 552  * FIXME: The underlying helper functions are named rather inconsistently.
 553  *
 554  * Exporting buffers
 555  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 556  *
 557  * Importing dma-bufs using drm_gem_prime_import() relies on
 558  * &drm_driver.gem_prime_import_sg_table.
 559  *
 560  * Note that similarly to the export helpers this permanently pins the
 561  * underlying backing storage. Which is ok for scanout, but is not the best
 562  * option for sharing lots of buffers for rendering.
 563  */
 564
 565 /**
 566  * drm_gem_map_attach - dma_buf attach implementation for GEM
 567  * @dma_buf: buffer to attach device to
 568  * @attach: buffer attachment data
 569  *
 570  * Calls &drm_gem_object_funcs.pin for device specific handling. This can be
 571  * used as the &dma_buf_ops.attach callback. Must be used together with
 572  * drm_gem_map_detach().
 573  *
 574  * Returns 0 on success, negative error code on failure.
 575  */
 576 int drm_gem_map_attach(struct dma_buf *dma_buf,
 577                        struct dma_buf_attachment *attach)
 578 {
 579         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 580
 581         return drm_gem_pin(obj);
 582 }
 583 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_map_attach);
 584
 585 /**
 586  * drm_gem_map_detach - dma_buf detach implementation for GEM
 587  * @dma_buf: buffer to detach from
 588  * @attach: attachment to be detached
 589  *
 590  * Calls &drm_gem_object_funcs.pin for device specific handling.  Cleans up
 591  * &dma_buf_attachment from drm_gem_map_attach(). This can be used as the
 592  * &dma_buf_ops.detach callback.
 593  */
 594 void drm_gem_map_detach(struct dma_buf *dma_buf,
 595                         struct dma_buf_attachment *attach)
 596 {
 597         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 598
 599         drm_gem_unpin(obj);
 600 }
 601 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_map_detach);
 602
 603 /**
 604  * drm_gem_map_dma_buf - map_dma_buf implementation for GEM
 605  * @attach: attachment whose scatterlist is to be returned
 606  * @dir: direction of DMA transfer
 607  *
 608  * Calls &drm_gem_object_funcs.get_sg_table and then maps the scatterlist. This
 609  * can be used as the &dma_buf_ops.map_dma_buf callback. Should be used together
 610  * with drm_gem_unmap_dma_buf().
 611  *
 612  * Returns:sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
 613  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
 614  */
 615 struct sg_table *drm_gem_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 616                                      enum dma_data_direction dir)
 617 {
 618         struct drm_gem_object *obj = attach->dmabuf->priv;
 619         struct sg_table *sgt;
 620
 621         if (WARN_ON(dir == DMA_NONE))
 622                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 623
 624         if (obj->funcs)
 625                 sgt = obj->funcs->get_sg_table(obj);
 626         else
 627                 sgt = obj->dev->driver->gem_prime_get_sg_table(obj);
 628
 629         if (!dma_map_sg_attrs(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir,
 630                               DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC)) {
 631                 sg_free_table(sgt);
 632                 kfree(sgt);
 633                 sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
 634         }
 635
 636         return sgt;
 637 }
 638 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_map_dma_buf);
 639
 640 /**
 641  * drm_gem_unmap_dma_buf - unmap_dma_buf implementation for GEM
 642  * @attach: attachment to unmap buffer from
 643  * @sgt: scatterlist info of the buffer to unmap
 644  * @dir: direction of DMA transfer
 645  *
 646  * This can be used as the &dma_buf_ops.unmap_dma_buf callback.
 647  */
 648 void drm_gem_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 649                            struct sg_table *sgt,
 650                            enum dma_data_direction dir)
 651 {
 652         if (!sgt)
 653                 return;
 654
 655         dma_unmap_sg_attrs(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir,
 656                            DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 657         sg_free_table(sgt);
 658         kfree(sgt);
 659 }
 660 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_unmap_dma_buf);
 661
 662 /**
 663  * drm_gem_dmabuf_vmap - dma_buf vmap implementation for GEM
 664  * @dma_buf: buffer to be mapped
 665  *
 666  * Sets up a kernel virtual mapping. This can be used as the &dma_buf_ops.vmap
 667  * callback. Calls into &drm_gem_object_funcs.vmap for device specific handling.
 668  *
 669  * Returns the kernel virtual address or NULL on failure.
 670  */
 671 void *drm_gem_dmabuf_vmap(struct dma_buf *dma_buf)
 672 {
 673         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 674         void *vaddr;
 675
 676         vaddr = drm_gem_vmap(obj);
 677         if (IS_ERR(vaddr))
 678                 vaddr = NULL;
 679
 680         return vaddr;
 681 }
 682 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dmabuf_vmap);
 683
 684 /**
 685  * drm_gem_dmabuf_vunmap - dma_buf vunmap implementation for GEM
 686  * @dma_buf: buffer to be unmapped
 687  * @vaddr: the virtual address of the buffer
 688  *
 689  * Releases a kernel virtual mapping. This can be used as the
 690  * &dma_buf_ops.vunmap callback. Calls into &drm_gem_object_funcs.vunmap for device specific handling.
 691  */
 692 void drm_gem_dmabuf_vunmap(struct dma_buf *dma_buf, void *vaddr)
 693 {
 694         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 695
 696         drm_gem_vunmap(obj, vaddr);
 697 }
 698 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dmabuf_vunmap);
 699
 700 /**
 701  * drm_gem_prime_mmap - PRIME mmap function for GEM drivers
 702  * @obj: GEM object
 703  * @vma: Virtual address range
 704  *
 705  * This function sets up a userspace mapping for PRIME exported buffers using
 706  * the same codepath that is used for regular GEM buffer mapping on the DRM fd.
 707  * The fake GEM offset is added to vma->vm_pgoff and &drm_driver->fops->mmap is
 708  * called to set up the mapping.
 709  *
 710  * Drivers can use this as their &drm_driver.gem_prime_mmap callback.
 711  */
 712 int drm_gem_prime_mmap(struct drm_gem_object *obj, struct vm_area_struct *vma)
 713 {
 714         struct drm_file *priv;
 715         struct file *fil;
 716         int ret;
 717
 718         /* Add the fake offset */
 719         vma->vm_pgoff += drm_vma_node_start(&obj->vma_node);
 720
 721         if (obj->funcs && obj->funcs->mmap) {
 722                 ret = obj->funcs->mmap(obj, vma);
 723                 if (ret)
 724                         return ret;
 725                 vma->vm_private_data = obj;
 726                 drm_gem_object_get(obj);
 727                 return 0;
 728         }
 729
 730         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
 731         fil = kzalloc(sizeof(*fil), GFP_KERNEL);
 732         if (!priv || !fil) {
 733                 ret = -ENOMEM;
 734                 goto out;
 735         }
 736
 737         /* Used by drm_gem_mmap() to lookup the GEM object */
 738         priv->minor = obj->dev->primary;
 739         fil->private_data = priv;
 740
 741         ret = drm_vma_node_allow(&obj->vma_node, priv);
 742         if (ret)
 743                 goto out;
 744
 745         ret = obj->dev->driver->fops->mmap(fil, vma);
 746
 747         drm_vma_node_revoke(&obj->vma_node, priv);
 748 out:
 749         kfree(priv);
 750         kfree(fil);
 751
 752         return ret;
 753 }
 754 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_mmap);
 755
 756 /**
 757  * drm_gem_dmabuf_mmap - dma_buf mmap implementation for GEM
 758  * @dma_buf: buffer to be mapped
 759  * @vma: virtual address range
 760  *
 761  * Provides memory mapping for the buffer. This can be used as the
 762  * &dma_buf_ops.mmap callback. It just forwards to &drm_driver.gem_prime_mmap,
 763  * which should be set to drm_gem_prime_mmap().
 764  *
 765  * FIXME: There's really no point to this wrapper, drivers which need anything
 766  * else but drm_gem_prime_mmap can roll their own &dma_buf_ops.mmap callback.
 767  *
 768  * Returns 0 on success or a negative error code on failure.
 769  */
 770 int drm_gem_dmabuf_mmap(struct dma_buf *dma_buf, struct vm_area_struct *vma)
 771 {
 772         struct drm_gem_object *obj = dma_buf->priv;
 773         struct drm_device *dev = obj->dev;
 774
 775         if (!dev->driver->gem_prime_mmap)
 776                 return -ENOSYS;
 777
 778         return dev->driver->gem_prime_mmap(obj, vma);
 779 }
 780 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_dmabuf_mmap);
 781
 782 static const struct dma_buf_ops drm_gem_prime_dmabuf_ops =  {
 783         .cache_sgt_mapping = true,
 784         .attach = drm_gem_map_attach,
 785         .detach = drm_gem_map_detach,
 786         .map_dma_buf = drm_gem_map_dma_buf,
 787         .unmap_dma_buf = drm_gem_unmap_dma_buf,
 788         .release = drm_gem_dmabuf_release,
 789         .mmap = drm_gem_dmabuf_mmap,
 790         .vmap = drm_gem_dmabuf_vmap,
 791         .vunmap = drm_gem_dmabuf_vunmap,
 792 };
 793
 794 /**
 795  * drm_prime_pages_to_sg - converts a page array into an sg list
 796  * @pages: pointer to the array of page pointers to convert
 797  * @nr_pages: length of the page vector
 798  *
 799  * This helper creates an sg table object from a set of pages
 800  * the driver is responsible for mapping the pages into the
 801  * importers address space for use with dma_buf itself.
 802  *
 803  * This is useful for implementing &drm_gem_object_funcs.get_sg_table.
 804  */
 805 struct sg_table *drm_prime_pages_to_sg(struct page **pages, unsigned int nr_pages)
 806 {
 807         struct sg_table *sg = NULL;
 808         int ret;
 809
 810         sg = kmalloc(sizeof(struct sg_table), GFP_KERNEL);
 811         if (!sg) {
 812                 ret = -ENOMEM;
 813                 goto out;
 814         }
 815
 816         ret = sg_alloc_table_from_pages(sg, pages, nr_pages, 0,
 817                                 nr_pages << PAGE_SHIFT, GFP_KERNEL);
 818         if (ret)
 819                 goto out;
 820
 821         return sg;
 822 out:
 823         kfree(sg);
 824         return ERR_PTR(ret);
 825 }
 826 EXPORT_SYMBOL(drm_prime_pages_to_sg);
 827
 828 /**
 829  * drm_gem_prime_export - helper library implementation of the export callback
 830  * @obj: GEM object to export
 831  * @flags: flags like DRM_CLOEXEC and DRM_RDWR
 832  *
 833  * This is the implementation of the &drm_gem_object_funcs.export functions for GEM drivers
 834  * using the PRIME helpers. It is used as the default in
 835  * drm_gem_prime_handle_to_fd().
 836  */
 837 struct dma_buf *drm_gem_prime_export(struct drm_gem_object *obj,
 838                                      int flags)
 839 {
 840         struct drm_device *dev = obj->dev;
 841         struct dma_buf_export_info exp_info = {
 842                 .exp_name = KBUILD_MODNAME, /* white lie for debug */
 843                 .owner = dev->driver->fops->owner,
 844                 .ops = &drm_gem_prime_dmabuf_ops,
 845                 .size = obj->size,
 846                 .flags = flags,
 847                 .priv = obj,
 848                 .resv = obj->resv,
 849         };
 850
 851         return drm_gem_dmabuf_export(dev, &exp_info);
 852 }
 853 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_export);
 854
 855 /**
 856  * drm_gem_prime_import_dev - core implementation of the import callback
 857  * @dev: drm_device to import into
 858  * @dma_buf: dma-buf object to import
 859  * @attach_dev: struct device to dma_buf attach
 860  *
 861  * This is the core of drm_gem_prime_import(). It's designed to be called by
 862  * drivers who want to use a different device structure than &drm_device.dev for
 863  * attaching via dma_buf. This function calls
 864  * &drm_driver.gem_prime_import_sg_table internally.
 865  *
 866  * Drivers must arrange to call drm_prime_gem_destroy() from their
 867  * &drm_gem_object_funcs.free hook when using this function.
 868  */
 869 struct drm_gem_object *drm_gem_prime_import_dev(struct drm_device *dev,
 870                                             struct dma_buf *dma_buf,
 871                                             struct device *attach_dev)
 872 {
 873         struct dma_buf_attachment *attach;
 874         struct sg_table *sgt;
 875         struct drm_gem_object *obj;
 876         int ret;
 877
 878         if (dma_buf->ops == &drm_gem_prime_dmabuf_ops) {
 879                 obj = dma_buf->priv;
 880                 if (obj->dev == dev) {
 881                         /*
 882                          * Importing dmabuf exported from out own gem increases
 883                          * refcount on gem itself instead of f_count of dmabuf.
 884                          */
 885                         drm_gem_object_get(obj);
 886                         return obj;
 887                 }
 888         }
 889
 890         if (!dev->driver->gem_prime_import_sg_table)
 891                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 892
 893         attach = dma_buf_attach(dma_buf, attach_dev);
 894         if (IS_ERR(attach))
 895                 return ERR_CAST(attach);
 896
 897         get_dma_buf(dma_buf);
 898
 899         sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_BIDIRECTIONAL);
 900         if (IS_ERR(sgt)) {
 901                 ret = PTR_ERR(sgt);
 902                 goto fail_detach;
 903         }
 904
 905         obj = dev->driver->gem_prime_import_sg_table(dev, attach, sgt);
 906         if (IS_ERR(obj)) {
 907                 ret = PTR_ERR(obj);
 908                 goto fail_unmap;
 909         }
 910
 911         obj->import_attach = attach;
 912         obj->resv = dma_buf->resv;
 913
 914         return obj;
 915
 916 fail_unmap:
 917         dma_buf_unmap_attachment(attach, sgt, DMA_BIDIRECTIONAL);
 918 fail_detach:
 919         dma_buf_detach(dma_buf, attach);
 920         dma_buf_put(dma_buf);
 921
 922         return ERR_PTR(ret);
 923 }
 924 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_import_dev);
 925
 926 /**
 927  * drm_gem_prime_import - helper library implementation of the import callback
 928  * @dev: drm_device to import into
 929  * @dma_buf: dma-buf object to import
 930  *
 931  * This is the implementation of the gem_prime_import functions for GEM drivers
 932  * using the PRIME helpers. Drivers can use this as their
 933  * &drm_driver.gem_prime_import implementation. It is used as the default
 934  * implementation in drm_gem_prime_fd_to_handle().
 935  *
 936  * Drivers must arrange to call drm_prime_gem_destroy() from their
 937  * &drm_gem_object_funcs.free hook when using this function.
 938  */
 939 struct drm_gem_object *drm_gem_prime_import(struct drm_device *dev,
 940                                             struct dma_buf *dma_buf)
 941 {
 942         return drm_gem_prime_import_dev(dev, dma_buf, dev->dev);
 943 }
 944 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_prime_import);
 945
 946 /**
 947  * drm_prime_sg_to_page_addr_arrays - convert an sg table into a page array
 948  * @sgt: scatter-gather table to convert
 949  * @pages: optional array of page pointers to store the page array in
 950  * @addrs: optional array to store the dma bus address of each page
 951  * @max_entries: size of both the passed-in arrays
 952  *
 953  * Exports an sg table into an array of pages and addresses. This is currently
 954  * required by the TTM driver in order to do correct fault handling.
 955  *
 956  * Drivers can use this in their &drm_driver.gem_prime_import_sg_table
 957  * implementation.
 958  */
 959 int drm_prime_sg_to_page_addr_arrays(struct sg_table *sgt, struct page **pages,
 960                                      dma_addr_t *addrs, int max_entries)
 961 {
 962         unsigned count;
 963         struct scatterlist *sg;
 964         struct page *page;
 965         u32 page_len, page_index;
 966         dma_addr_t addr;
 967         u32 dma_len, dma_index;
 968
 969         /*
 970          * Scatterlist elements contains both pages and DMA addresses, but
 971          * one shoud not assume 1:1 relation between them. The sg->length is
 972          * the size of the physical memory chunk described by the sg->page,
 973          * while sg_dma_len(sg) is the size of the DMA (IO virtual) chunk
 974          * described by the sg_dma_address(sg).
 975          */
 976         page_index = 0;
 977         dma_index = 0;
 978         for_each_sg(sgt->sgl, sg, sgt->nents, count) {
 979                 page_len = sg->length;
 980                 page = sg_page(sg);
 981                 dma_len = sg_dma_len(sg);
 982                 addr = sg_dma_address(sg);
 983
 984                 while (pages && page_len > 0) {
 985                         if (WARN_ON(page_index >= max_entries))
 986                                 return -1;
 987                         pages[page_index] = page;
 988                         page++;
 989                         page_len -= PAGE_SIZE;
 990                         page_index++;
 991                 }
 992                 while (addrs && dma_len > 0) {
 993                         if (WARN_ON(dma_index >= max_entries))
 994                                 return -1;
 995                         addrs[dma_index] = addr;
 996                         addr += PAGE_SIZE;
 997                         dma_len -= PAGE_SIZE;
 998                         dma_index++;
 999                 }
1000         }
1001         return 0;
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL(drm_prime_sg_to_page_addr_arrays);
1004
1005 /**
1006  * drm_prime_gem_destroy - helper to clean up a PRIME-imported GEM object
1007  * @obj: GEM object which was created from a dma-buf
1008  * @sg: the sg-table which was pinned at import time
1009  *
1010  * This is the cleanup functions which GEM drivers need to call when they use
1011  * drm_gem_prime_import() or drm_gem_prime_import_dev() to import dma-bufs.
1012  */
1013 void drm_prime_gem_destroy(struct drm_gem_object *obj, struct sg_table *sg)
1014 {
1015         struct dma_buf_attachment *attach;
1016         struct dma_buf *dma_buf;
1017
1018         attach = obj->import_attach;
1019         if (sg)
1020                 dma_buf_unmap_attachment(attach, sg, DMA_BIDIRECTIONAL);
1021         dma_buf = attach->dmabuf;
1022         dma_buf_detach(attach->dmabuf, attach);
1023         /* remove the reference */
1024         dma_buf_put(dma_buf);
1025 }
1026 EXPORT_SYMBOL(drm_prime_gem_destroy);