drivers/gpu/drm/i915/gem/i915_gem_userptr.c

   1 /*
   2  * SPDX-License-Identifier: MIT
   3  *
   4  * Copyright © 2012-2014 Intel Corporation
   5  */
   6
   7 #include <linux/mmu_context.h>
   8 #include <linux/mmu_notifier.h>
   9 #include <linux/mempolicy.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/sched/mm.h>
  12
  13 #include "i915_drv.h"
  14 #include "i915_gem_ioctls.h"
  15 #include "i915_gem_object.h"
  16 #include "i915_scatterlist.h"
  17
  18 struct i915_mm_struct {
  19         struct mm_struct *mm;
  20         struct drm_i915_private *i915;
  21         struct i915_mmu_notifier *mn;
  22         struct hlist_node node;
  23         struct kref kref;
  24         struct work_struct work;
  25 };
  26
  27 #if defined(CONFIG_MMU_NOTIFIER)
  28 #include <linux/interval_tree.h>
  29
  30 struct i915_mmu_notifier {
  31         spinlock_t lock;
  32         struct hlist_node node;
  33         struct mmu_notifier mn;
  34         struct rb_root_cached objects;
  35         struct i915_mm_struct *mm;
  36 };
  37
  38 struct i915_mmu_object {
  39         struct i915_mmu_notifier *mn;
  40         struct drm_i915_gem_object *obj;
  41         struct interval_tree_node it;
  42 };
  43
  44 static void add_object(struct i915_mmu_object *mo)
  45 {
  46         GEM_BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&mo->it.rb));
  47         interval_tree_insert(&mo->it, &mo->mn->objects);
  48 }
  49
  50 static void del_object(struct i915_mmu_object *mo)
  51 {
  52         if (RB_EMPTY_NODE(&mo->it.rb))
  53                 return;
  54
  55         interval_tree_remove(&mo->it, &mo->mn->objects);
  56         RB_CLEAR_NODE(&mo->it.rb);
  57 }
  58
  59 static void
  60 __i915_gem_userptr_set_active(struct drm_i915_gem_object *obj, bool value)
  61 {
  62         struct i915_mmu_object *mo = obj->userptr.mmu_object;
  63
  64         /*
  65          * During mm_invalidate_range we need to cancel any userptr that
  66          * overlaps the range being invalidated. Doing so requires the
  67          * struct_mutex, and that risks recursion. In order to cause
  68          * recursion, the user must alias the userptr address space with
  69          * a GTT mmapping (possible with a MAP_FIXED) - then when we have
  70          * to invalidate that mmaping, mm_invalidate_range is called with
  71          * the userptr address *and* the struct_mutex held.  To prevent that
  72          * we set a flag under the i915_mmu_notifier spinlock to indicate
  73          * whether this object is valid.
  74          */
  75         if (!mo)
  76                 return;
  77
  78         spin_lock(&mo->mn->lock);
  79         if (value)
  80                 add_object(mo);
  81         else
  82                 del_object(mo);
  83         spin_unlock(&mo->mn->lock);
  84 }
  85
  86 static int
  87 userptr_mn_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *_mn,
  88                                   const struct mmu_notifier_range *range)
  89 {
  90         struct i915_mmu_notifier *mn =
  91                 container_of(_mn, struct i915_mmu_notifier, mn);
  92         struct interval_tree_node *it;
  93         unsigned long end;
  94         int ret = 0;
  95
  96         if (RB_EMPTY_ROOT(&mn->objects.rb_root))
  97                 return 0;
  98
  99         /* interval ranges are inclusive, but invalidate range is exclusive */
 100         end = range->end - 1;
 101
 102         spin_lock(&mn->lock);
 103         it = interval_tree_iter_first(&mn->objects, range->start, end);
 104         while (it) {
 105                 struct drm_i915_gem_object *obj;
 106
 107                 if (!mmu_notifier_range_blockable(range)) {
 108                         ret = -EAGAIN;
 109                         break;
 110                 }
 111
 112                 /*
 113                  * The mmu_object is released late when destroying the
 114                  * GEM object so it is entirely possible to gain a
 115                  * reference on an object in the process of being freed
 116                  * since our serialisation is via the spinlock and not
 117                  * the struct_mutex - and consequently use it after it
 118                  * is freed and then double free it. To prevent that
 119                  * use-after-free we only acquire a reference on the
 120                  * object if it is not in the process of being destroyed.
 121                  */
 122                 obj = container_of(it, struct i915_mmu_object, it)->obj;
 123                 if (!kref_get_unless_zero(&obj->base.refcount)) {
 124                         it = interval_tree_iter_next(it, range->start, end);
 125                         continue;
 126                 }
 127                 spin_unlock(&mn->lock);
 128
 129                 ret = i915_gem_object_unbind(obj,
 130                                              I915_GEM_OBJECT_UNBIND_ACTIVE |
 131                                              I915_GEM_OBJECT_UNBIND_BARRIER);
 132                 if (ret == 0)
 133                         ret = __i915_gem_object_put_pages(obj);
 134                 i915_gem_object_put(obj);
 135                 if (ret)
 136                         return ret;
 137
 138                 spin_lock(&mn->lock);
 139
 140                 /*
 141                  * As we do not (yet) protect the mmu from concurrent insertion
 142                  * over this range, there is no guarantee that this search will
 143                  * terminate given a pathologic workload.
 144                  */
 145                 it = interval_tree_iter_first(&mn->objects, range->start, end);
 146         }
 147         spin_unlock(&mn->lock);
 148
 149         return ret;
 150
 151 }
 152
 153 static const struct mmu_notifier_ops i915_gem_userptr_notifier = {
 154         .invalidate_range_start = userptr_mn_invalidate_range_start,
 155 };
 156
 157 static struct i915_mmu_notifier *
 158 i915_mmu_notifier_create(struct i915_mm_struct *mm)
 159 {
 160         struct i915_mmu_notifier *mn;
 161
 162         mn = kmalloc(sizeof(*mn), GFP_KERNEL);
 163         if (mn == NULL)
 164                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 165
 166         spin_lock_init(&mn->lock);
 167         mn->mn.ops = &i915_gem_userptr_notifier;
 168         mn->objects = RB_ROOT_CACHED;
 169         mn->mm = mm;
 170
 171         return mn;
 172 }
 173
 174 static void
 175 i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj)
 176 {
 177         struct i915_mmu_object *mo;
 178
 179         mo = fetch_and_zero(&obj->userptr.mmu_object);
 180         if (!mo)
 181                 return;
 182
 183         spin_lock(&mo->mn->lock);
 184         del_object(mo);
 185         spin_unlock(&mo->mn->lock);
 186         kfree(mo);
 187 }
 188
 189 static struct i915_mmu_notifier *
 190 i915_mmu_notifier_find(struct i915_mm_struct *mm)
 191 {
 192         struct i915_mmu_notifier *mn;
 193         int err = 0;
 194
 195         mn = mm->mn;
 196         if (mn)
 197                 return mn;
 198
 199         mn = i915_mmu_notifier_create(mm);
 200         if (IS_ERR(mn))
 201                 err = PTR_ERR(mn);
 202
 203         down_write(&mm->mm->mmap_sem);
 204         mutex_lock(&mm->i915->mm_lock);
 205         if (mm->mn == NULL && !err) {
 206                 /* Protected by mmap_sem (write-lock) */
 207                 err = __mmu_notifier_register(&mn->mn, mm->mm);
 208                 if (!err) {
 209                         /* Protected by mm_lock */
 210                         mm->mn = fetch_and_zero(&mn);
 211                 }
 212         } else if (mm->mn) {
 213                 /*
 214                  * Someone else raced and successfully installed the mmu
 215                  * notifier, we can cancel our own errors.
 216                  */
 217                 err = 0;
 218         }
 219         mutex_unlock(&mm->i915->mm_lock);
 220         up_write(&mm->mm->mmap_sem);
 221
 222         if (mn && !IS_ERR(mn))
 223                 kfree(mn);
 224
 225         return err ? ERR_PTR(err) : mm->mn;
 226 }
 227
 228 static int
 229 i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj,
 230                                     unsigned flags)
 231 {
 232         struct i915_mmu_notifier *mn;
 233         struct i915_mmu_object *mo;
 234
 235         if (flags & I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED)
 236                 return capable(CAP_SYS_ADMIN) ? 0 : -EPERM;
 237
 238         if (WARN_ON(obj->userptr.mm == NULL))
 239                 return -EINVAL;
 240
 241         mn = i915_mmu_notifier_find(obj->userptr.mm);
 242         if (IS_ERR(mn))
 243                 return PTR_ERR(mn);
 244
 245         mo = kzalloc(sizeof(*mo), GFP_KERNEL);
 246         if (!mo)
 247                 return -ENOMEM;
 248
 249         mo->mn = mn;
 250         mo->obj = obj;
 251         mo->it.start = obj->userptr.ptr;
 252         mo->it.last = obj->userptr.ptr + obj->base.size - 1;
 253         RB_CLEAR_NODE(&mo->it.rb);
 254
 255         obj->userptr.mmu_object = mo;
 256         return 0;
 257 }
 258
 259 static void
 260 i915_mmu_notifier_free(struct i915_mmu_notifier *mn,
 261                        struct mm_struct *mm)
 262 {
 263         if (mn == NULL)
 264                 return;
 265
 266         mmu_notifier_unregister(&mn->mn, mm);
 267         kfree(mn);
 268 }
 269
 270 #else
 271
 272 static void
 273 __i915_gem_userptr_set_active(struct drm_i915_gem_object *obj, bool value)
 274 {
 275 }
 276
 277 static void
 278 i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj)
 279 {
 280 }
 281
 282 static int
 283 i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj,
 284                                     unsigned flags)
 285 {
 286         if ((flags & I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED) == 0)
 287                 return -ENODEV;
 288
 289         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
 290                 return -EPERM;
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 static void
 296 i915_mmu_notifier_free(struct i915_mmu_notifier *mn,
 297                        struct mm_struct *mm)
 298 {
 299 }
 300
 301 #endif
 302
 303 static struct i915_mm_struct *
 304 __i915_mm_struct_find(struct drm_i915_private *dev_priv, struct mm_struct *real)
 305 {
 306         struct i915_mm_struct *mm;
 307
 308         /* Protected by dev_priv->mm_lock */
 309         hash_for_each_possible(dev_priv->mm_structs, mm, node, (unsigned long)real)
 310                 if (mm->mm == real)
 311                         return mm;
 312
 313         return NULL;
 314 }
 315
 316 static int
 317 i915_gem_userptr_init__mm_struct(struct drm_i915_gem_object *obj)
 318 {
 319         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(obj->base.dev);
 320         struct i915_mm_struct *mm;
 321         int ret = 0;
 322
 323         /* During release of the GEM object we hold the struct_mutex. This
 324          * precludes us from calling mmput() at that time as that may be
 325          * the last reference and so call exit_mmap(). exit_mmap() will
 326          * attempt to reap the vma, and if we were holding a GTT mmap
 327          * would then call drm_gem_vm_close() and attempt to reacquire
 328          * the struct mutex. So in order to avoid that recursion, we have
 329          * to defer releasing the mm reference until after we drop the
 330          * struct_mutex, i.e. we need to schedule a worker to do the clean
 331          * up.
 332          */
 333         mutex_lock(&dev_priv->mm_lock);
 334         mm = __i915_mm_struct_find(dev_priv, current->mm);
 335         if (mm == NULL) {
 336                 mm = kmalloc(sizeof(*mm), GFP_KERNEL);
 337                 if (mm == NULL) {
 338                         ret = -ENOMEM;
 339                         goto out;
 340                 }
 341
 342                 kref_init(&mm->kref);
 343                 mm->i915 = to_i915(obj->base.dev);
 344
 345                 mm->mm = current->mm;
 346                 mmgrab(current->mm);
 347
 348                 mm->mn = NULL;
 349
 350                 /* Protected by dev_priv->mm_lock */
 351                 hash_add(dev_priv->mm_structs,
 352                          &mm->node, (unsigned long)mm->mm);
 353         } else
 354                 kref_get(&mm->kref);
 355
 356         obj->userptr.mm = mm;
 357 out:
 358         mutex_unlock(&dev_priv->mm_lock);
 359         return ret;
 360 }
 361
 362 static void
 363 __i915_mm_struct_free__worker(struct work_struct *work)
 364 {
 365         struct i915_mm_struct *mm = container_of(work, typeof(*mm), work);
 366         i915_mmu_notifier_free(mm->mn, mm->mm);
 367         mmdrop(mm->mm);
 368         kfree(mm);
 369 }
 370
 371 static void
 372 __i915_mm_struct_free(struct kref *kref)
 373 {
 374         struct i915_mm_struct *mm = container_of(kref, typeof(*mm), kref);
 375
 376         /* Protected by dev_priv->mm_lock */
 377         hash_del(&mm->node);
 378         mutex_unlock(&mm->i915->mm_lock);
 379
 380         INIT_WORK(&mm->work, __i915_mm_struct_free__worker);
 381         queue_work(mm->i915->mm.userptr_wq, &mm->work);
 382 }
 383
 384 static void
 385 i915_gem_userptr_release__mm_struct(struct drm_i915_gem_object *obj)
 386 {
 387         if (obj->userptr.mm == NULL)
 388                 return;
 389
 390         kref_put_mutex(&obj->userptr.mm->kref,
 391                        __i915_mm_struct_free,
 392                        &to_i915(obj->base.dev)->mm_lock);
 393         obj->userptr.mm = NULL;
 394 }
 395
 396 struct get_pages_work {
 397         struct work_struct work;
 398         struct drm_i915_gem_object *obj;
 399         struct task_struct *task;
 400 };
 401
 402 static struct sg_table *
 403 __i915_gem_userptr_alloc_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
 404                                struct page **pvec, unsigned long num_pages)
 405 {
 406         unsigned int max_segment = i915_sg_segment_size();
 407         struct sg_table *st;
 408         unsigned int sg_page_sizes;
 409         int ret;
 410
 411         st = kmalloc(sizeof(*st), GFP_KERNEL);
 412         if (!st)
 413                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 414
 415 alloc_table:
 416         ret = __sg_alloc_table_from_pages(st, pvec, num_pages,
 417                                           0, num_pages << PAGE_SHIFT,
 418                                           max_segment,
 419                                           GFP_KERNEL);
 420         if (ret) {
 421                 kfree(st);
 422                 return ERR_PTR(ret);
 423         }
 424
 425         ret = i915_gem_gtt_prepare_pages(obj, st);
 426         if (ret) {
 427                 sg_free_table(st);
 428
 429                 if (max_segment > PAGE_SIZE) {
 430                         max_segment = PAGE_SIZE;
 431                         goto alloc_table;
 432                 }
 433
 434                 kfree(st);
 435                 return ERR_PTR(ret);
 436         }
 437
 438         sg_page_sizes = i915_sg_page_sizes(st->sgl);
 439
 440         __i915_gem_object_set_pages(obj, st, sg_page_sizes);
 441
 442         return st;
 443 }
 444
 445 static void
 446 __i915_gem_userptr_get_pages_worker(struct work_struct *_work)
 447 {
 448         struct get_pages_work *work = container_of(_work, typeof(*work), work);
 449         struct drm_i915_gem_object *obj = work->obj;
 450         const unsigned long npages = obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
 451         unsigned long pinned;
 452         struct page **pvec;
 453         int ret;
 454
 455         ret = -ENOMEM;
 456         pinned = 0;
 457
 458         pvec = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 459         if (pvec != NULL) {
 460                 struct mm_struct *mm = obj->userptr.mm->mm;
 461                 unsigned int flags = 0;
 462                 int locked = 0;
 463
 464                 if (!i915_gem_object_is_readonly(obj))
 465                         flags |= FOLL_WRITE;
 466
 467                 ret = -EFAULT;
 468                 if (mmget_not_zero(mm)) {
 469                         while (pinned < npages) {
 470                                 if (!locked) {
 471                                         down_read(&mm->mmap_sem);
 472                                         locked = 1;
 473                                 }
 474                                 ret = get_user_pages_remote
 475                                         (work->task, mm,
 476                                          obj->userptr.ptr + pinned * PAGE_SIZE,
 477                                          npages - pinned,
 478                                          flags,
 479                                          pvec + pinned, NULL, &locked);
 480                                 if (ret < 0)
 481                                         break;
 482
 483                                 pinned += ret;
 484                         }
 485                         if (locked)
 486                                 up_read(&mm->mmap_sem);
 487                         mmput(mm);
 488                 }
 489         }
 490
 491         mutex_lock_nested(&obj->mm.lock, I915_MM_GET_PAGES);
 492         if (obj->userptr.work == &work->work) {
 493                 struct sg_table *pages = ERR_PTR(ret);
 494
 495                 if (pinned == npages) {
 496                         pages = __i915_gem_userptr_alloc_pages(obj, pvec,
 497                                                                npages);
 498                         if (!IS_ERR(pages)) {
 499                                 pinned = 0;
 500                                 pages = NULL;
 501                         }
 502                 }
 503
 504                 obj->userptr.work = ERR_CAST(pages);
 505                 if (IS_ERR(pages))
 506                         __i915_gem_userptr_set_active(obj, false);
 507         }
 508         mutex_unlock(&obj->mm.lock);
 509
 510         release_pages(pvec, pinned);
 511         kvfree(pvec);
 512
 513         i915_gem_object_put(obj);
 514         put_task_struct(work->task);
 515         kfree(work);
 516 }
 517
 518 static struct sg_table *
 519 __i915_gem_userptr_get_pages_schedule(struct drm_i915_gem_object *obj)
 520 {
 521         struct get_pages_work *work;
 522
 523         /* Spawn a worker so that we can acquire the
 524          * user pages without holding our mutex. Access
 525          * to the user pages requires mmap_sem, and we have
 526          * a strict lock ordering of mmap_sem, struct_mutex -
 527          * we already hold struct_mutex here and so cannot
 528          * call gup without encountering a lock inversion.
 529          *
 530          * Userspace will keep on repeating the operation
 531          * (thanks to EAGAIN) until either we hit the fast
 532          * path or the worker completes. If the worker is
 533          * cancelled or superseded, the task is still run
 534          * but the results ignored. (This leads to
 535          * complications that we may have a stray object
 536          * refcount that we need to be wary of when
 537          * checking for existing objects during creation.)
 538          * If the worker encounters an error, it reports
 539          * that error back to this function through
 540          * obj->userptr.work = ERR_PTR.
 541          */
 542         work = kmalloc(sizeof(*work), GFP_KERNEL);
 543         if (work == NULL)
 544                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 545
 546         obj->userptr.work = &work->work;
 547
 548         work->obj = i915_gem_object_get(obj);
 549
 550         work->task = current;
 551         get_task_struct(work->task);
 552
 553         INIT_WORK(&work->work, __i915_gem_userptr_get_pages_worker);
 554         queue_work(to_i915(obj->base.dev)->mm.userptr_wq, &work->work);
 555
 556         return ERR_PTR(-EAGAIN);
 557 }
 558
 559 static int i915_gem_userptr_get_pages(struct drm_i915_gem_object *obj)
 560 {
 561         const unsigned long num_pages = obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
 562         struct mm_struct *mm = obj->userptr.mm->mm;
 563         struct page **pvec;
 564         struct sg_table *pages;
 565         bool active;
 566         int pinned;
 567
 568         /* If userspace should engineer that these pages are replaced in
 569          * the vma between us binding this page into the GTT and completion
 570          * of rendering... Their loss. If they change the mapping of their
 571          * pages they need to create a new bo to point to the new vma.
 572          *
 573          * However, that still leaves open the possibility of the vma
 574          * being copied upon fork. Which falls under the same userspace
 575          * synchronisation issue as a regular bo, except that this time
 576          * the process may not be expecting that a particular piece of
 577          * memory is tied to the GPU.
 578          *
 579          * Fortunately, we can hook into the mmu_notifier in order to
 580          * discard the page references prior to anything nasty happening
 581          * to the vma (discard or cloning) which should prevent the more
 582          * egregious cases from causing harm.
 583          */
 584
 585         if (obj->userptr.work) {
 586                 /* active flag should still be held for the pending work */
 587                 if (IS_ERR(obj->userptr.work))
 588                         return PTR_ERR(obj->userptr.work);
 589                 else
 590                         return -EAGAIN;
 591         }
 592
 593         pvec = NULL;
 594         pinned = 0;
 595
 596         if (mm == current->mm) {
 597                 pvec = kvmalloc_array(num_pages, sizeof(struct page *),
 598                                       GFP_KERNEL |
 599                                       __GFP_NORETRY |
 600                                       __GFP_NOWARN);
 601                 /*
 602                  * Using __get_user_pages_fast() with a read-only
 603                  * access is questionable. A read-only page may be
 604                  * COW-broken, and then this might end up giving
 605                  * the wrong side of the COW..
 606                  *
 607                  * We may or may not care.
 608                  */
 609                 if (pvec) /* defer to worker if malloc fails */
 610                         pinned = __get_user_pages_fast(obj->userptr.ptr,
 611                                                        num_pages,
 612                                                        !i915_gem_object_is_readonly(obj),
 613                                                        pvec);
 614         }
 615
 616         active = false;
 617         if (pinned < 0) {
 618                 pages = ERR_PTR(pinned);
 619                 pinned = 0;
 620         } else if (pinned < num_pages) {
 621                 pages = __i915_gem_userptr_get_pages_schedule(obj);
 622                 active = pages == ERR_PTR(-EAGAIN);
 623         } else {
 624                 pages = __i915_gem_userptr_alloc_pages(obj, pvec, num_pages);
 625                 active = !IS_ERR(pages);
 626         }
 627         if (active)
 628                 __i915_gem_userptr_set_active(obj, true);
 629
 630         if (IS_ERR(pages))
 631                 release_pages(pvec, pinned);
 632         kvfree(pvec);
 633
 634         return PTR_ERR_OR_ZERO(pages);
 635 }
 636
 637 static void
 638 i915_gem_userptr_put_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
 639                            struct sg_table *pages)
 640 {
 641         struct sgt_iter sgt_iter;
 642         struct page *page;
 643
 644         /* Cancel any inflight work and force them to restart their gup */
 645         obj->userptr.work = NULL;
 646         __i915_gem_userptr_set_active(obj, false);
 647         if (!pages)
 648                 return;
 649
 650         __i915_gem_object_release_shmem(obj, pages, true);
 651         i915_gem_gtt_finish_pages(obj, pages);
 652
 653         /*
 654          * We always mark objects as dirty when they are used by the GPU,
 655          * just in case. However, if we set the vma as being read-only we know
 656          * that the object will never have been written to.
 657          */
 658         if (i915_gem_object_is_readonly(obj))
 659                 obj->mm.dirty = false;
 660
 661         for_each_sgt_page(page, sgt_iter, pages) {
 662                 if (obj->mm.dirty && trylock_page(page)) {
 663                         /*
 664                          * As this may not be anonymous memory (e.g. shmem)
 665                          * but exist on a real mapping, we have to lock
 666                          * the page in order to dirty it -- holding
 667                          * the page reference is not sufficient to
 668                          * prevent the inode from being truncated.
 669                          * Play safe and take the lock.
 670                          *
 671                          * However...!
 672                          *
 673                          * The mmu-notifier can be invalidated for a
 674                          * migrate_page, that is alreadying holding the lock
 675                          * on the page. Such a try_to_unmap() will result
 676                          * in us calling put_pages() and so recursively try
 677                          * to lock the page. We avoid that deadlock with
 678                          * a trylock_page() and in exchange we risk missing
 679                          * some page dirtying.
 680                          */
 681                         set_page_dirty(page);
 682                         unlock_page(page);
 683                 }
 684
 685                 mark_page_accessed(page);
 686                 put_page(page);
 687         }
 688         obj->mm.dirty = false;
 689
 690         sg_free_table(pages);
 691         kfree(pages);
 692 }
 693
 694 static void
 695 i915_gem_userptr_release(struct drm_i915_gem_object *obj)
 696 {
 697         i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(obj);
 698         i915_gem_userptr_release__mm_struct(obj);
 699 }
 700
 701 static int
 702 i915_gem_userptr_dmabuf_export(struct drm_i915_gem_object *obj)
 703 {
 704         if (obj->userptr.mmu_object)
 705                 return 0;
 706
 707         return i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(obj, 0);
 708 }
 709
 710 static const struct drm_i915_gem_object_ops i915_gem_userptr_ops = {
 711         .flags = I915_GEM_OBJECT_HAS_STRUCT_PAGE |
 712                  I915_GEM_OBJECT_IS_SHRINKABLE |
 713                  I915_GEM_OBJECT_NO_MMAP |
 714                  I915_GEM_OBJECT_ASYNC_CANCEL,
 715         .get_pages = i915_gem_userptr_get_pages,
 716         .put_pages = i915_gem_userptr_put_pages,
 717         .dmabuf_export = i915_gem_userptr_dmabuf_export,
 718         .release = i915_gem_userptr_release,
 719 };
 720
 721 /*
 722  * Creates a new mm object that wraps some normal memory from the process
 723  * context - user memory.
 724  *
 725  * We impose several restrictions upon the memory being mapped
 726  * into the GPU.
 727  * 1. It must be page aligned (both start/end addresses, i.e ptr and size).
 728  * 2. It must be normal system memory, not a pointer into another map of IO
 729  *    space (e.g. it must not be a GTT mmapping of another object).
 730  * 3. We only allow a bo as large as we could in theory map into the GTT,
 731  *    that is we limit the size to the total size of the GTT.
 732  * 4. The bo is marked as being snoopable. The backing pages are left
 733  *    accessible directly by the CPU, but reads and writes by the GPU may
 734  *    incur the cost of a snoop (unless you have an LLC architecture).
 735  *
 736  * Synchronisation between multiple users and the GPU is left to userspace
 737  * through the normal set-domain-ioctl. The kernel will enforce that the
 738  * GPU relinquishes the VMA before it is returned back to the system
 739  * i.e. upon free(), munmap() or process termination. However, the userspace
 740  * malloc() library may not immediately relinquish the VMA after free() and
 741  * instead reuse it whilst the GPU is still reading and writing to the VMA.
 742  * Caveat emptor.
 743  *
 744  * Also note, that the object created here is not currently a "first class"
 745  * object, in that several ioctls are banned. These are the CPU access
 746  * ioctls: mmap(), pwrite and pread. In practice, you are expected to use
 747  * direct access via your pointer rather than use those ioctls. Another
 748  * restriction is that we do not allow userptr surfaces to be pinned to the
 749  * hardware and so we reject any attempt to create a framebuffer out of a
 750  * userptr.
 751  *
 752  * If you think this is a good interface to use to pass GPU memory between
 753  * drivers, please use dma-buf instead. In fact, wherever possible use
 754  * dma-buf instead.
 755  */
 756 int
 757 i915_gem_userptr_ioctl(struct drm_device *dev,
 758                        void *data,
 759                        struct drm_file *file)
 760 {
 761         static struct lock_class_key lock_class;
 762         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(dev);
 763         struct drm_i915_gem_userptr *args = data;
 764         struct drm_i915_gem_object *obj;
 765         int ret;
 766         u32 handle;
 767
 768         if (!HAS_LLC(dev_priv) && !HAS_SNOOP(dev_priv)) {
 769                 /* We cannot support coherent userptr objects on hw without
 770                  * LLC and broken snooping.
 771                  */
 772                 return -ENODEV;
 773         }
 774
 775         if (args->flags & ~(I915_USERPTR_READ_ONLY |
 776                             I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED))
 777                 return -EINVAL;
 778
 779         /*
 780          * XXX: There is a prevalence of the assumption that we fit the
 781          * object's page count inside a 32bit _signed_ variable. Let's document
 782          * this and catch if we ever need to fix it. In the meantime, if you do
 783          * spot such a local variable, please consider fixing!
 784          *
 785          * Aside from our own locals (for which we have no excuse!):
 786          * - sg_table embeds unsigned int for num_pages
 787          * - get_user_pages*() mixed ints with longs
 788          */
 789
 790         if (args->user_size >> PAGE_SHIFT > INT_MAX)
 791                 return -E2BIG;
 792
 793         if (overflows_type(args->user_size, obj->base.size))
 794                 return -E2BIG;
 795
 796         if (!args->user_size)
 797                 return -EINVAL;
 798
 799         if (offset_in_page(args->user_ptr | args->user_size))
 800                 return -EINVAL;
 801
 802         if (!access_ok((char __user *)(unsigned long)args->user_ptr, args->user_size))
 803                 return -EFAULT;
 804
 805         if (args->flags & I915_USERPTR_READ_ONLY) {
 806                 /*
 807                  * On almost all of the older hw, we cannot tell the GPU that
 808                  * a page is readonly.
 809                  */
 810                 if (!dev_priv->gt.vm->has_read_only)
 811                         return -ENODEV;
 812         }
 813
 814         obj = i915_gem_object_alloc();
 815         if (obj == NULL)
 816                 return -ENOMEM;
 817
 818         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->base, args->user_size);
 819         i915_gem_object_init(obj, &i915_gem_userptr_ops, &lock_class);
 820         obj->read_domains = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
 821         obj->write_domain = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
 822         i915_gem_object_set_cache_coherency(obj, I915_CACHE_LLC);
 823
 824         obj->userptr.ptr = args->user_ptr;
 825         if (args->flags & I915_USERPTR_READ_ONLY)
 826                 i915_gem_object_set_readonly(obj);
 827
 828         /* And keep a pointer to the current->mm for resolving the user pages
 829          * at binding. This means that we need to hook into the mmu_notifier
 830          * in order to detect if the mmu is destroyed.
 831          */
 832         ret = i915_gem_userptr_init__mm_struct(obj);
 833         if (ret == 0)
 834                 ret = i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(obj, args->flags);
 835         if (ret == 0)
 836                 ret = drm_gem_handle_create(file, &obj->base, &handle);
 837
 838         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
 839         i915_gem_object_put(obj);
 840         if (ret)
 841                 return ret;
 842
 843         args->handle = handle;
 844         return 0;
 845 }
 846
 847 int i915_gem_init_userptr(struct drm_i915_private *dev_priv)
 848 {
 849         mutex_init(&dev_priv->mm_lock);
 850         hash_init(dev_priv->mm_structs);
 851
 852         dev_priv->mm.userptr_wq =
 853                 alloc_workqueue("i915-userptr-acquire",
 854                                 WQ_HIGHPRI | WQ_UNBOUND,
 855                                 0);
 856         if (!dev_priv->mm.userptr_wq)
 857                 return -ENOMEM;
 858
 859         return 0;
 860 }
 861
 862 void i915_gem_cleanup_userptr(struct drm_i915_private *dev_priv)
 863 {
 864         destroy_workqueue(dev_priv->mm.userptr_wq);
 865 }