Merge tag 'timers_urgent_for_v5.16_rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / tegra / gem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
4  *
5  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
6  * Copyright (C) 2013-2015 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
7  *
8  * Based on the GEM/CMA helpers
9  *
10  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
11  */
12
13 #include <linux/dma-buf.h>
14 #include <linux/iommu.h>
15 #include <linux/module.h>
16
17 #include <drm/drm_drv.h>
18 #include <drm/drm_prime.h>
19 #include <drm/tegra_drm.h>
20
21 #include "drm.h"
22 #include "gem.h"
23
24 MODULE_IMPORT_NS(DMA_BUF);
25
26 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
27 {
28         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
29
30         drm_gem_object_put(&obj->gem);
31 }
32
33 /* XXX move this into lib/scatterlist.c? */
34 static int sg_alloc_table_from_sg(struct sg_table *sgt, struct scatterlist *sg,
35                                   unsigned int nents, gfp_t gfp_mask)
36 {
37         struct scatterlist *dst;
38         unsigned int i;
39         int err;
40
41         err = sg_alloc_table(sgt, nents, gfp_mask);
42         if (err < 0)
43                 return err;
44
45         dst = sgt->sgl;
46
47         for (i = 0; i < nents; i++) {
48                 sg_set_page(dst, sg_page(sg), sg->length, 0);
49                 dst = sg_next(dst);
50                 sg = sg_next(sg);
51         }
52
53         return 0;
54 }
55
56 static struct sg_table *tegra_bo_pin(struct device *dev, struct host1x_bo *bo,
57                                      dma_addr_t *phys)
58 {
59         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
60         struct sg_table *sgt;
61         int err;
62
63         /*
64          * If we've manually mapped the buffer object through the IOMMU, make
65          * sure to return the IOVA address of our mapping.
66          *
67          * Similarly, for buffers that have been allocated by the DMA API the
68          * physical address can be used for devices that are not attached to
69          * an IOMMU. For these devices, callers must pass a valid pointer via
70          * the @phys argument.
71          *
72          * Imported buffers were also already mapped at import time, so the
73          * existing mapping can be reused.
74          */
75         if (phys) {
76                 *phys = obj->iova;
77                 return NULL;
78         }
79
80         /*
81          * If we don't have a mapping for this buffer yet, return an SG table
82          * so that host1x can do the mapping for us via the DMA API.
83          */
84         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
85         if (!sgt)
86                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
87
88         if (obj->pages) {
89                 /*
90                  * If the buffer object was allocated from the explicit IOMMU
91                  * API code paths, construct an SG table from the pages.
92                  */
93                 err = sg_alloc_table_from_pages(sgt, obj->pages, obj->num_pages,
94                                                 0, obj->gem.size, GFP_KERNEL);
95                 if (err < 0)
96                         goto free;
97         } else if (obj->sgt) {
98                 /*
99                  * If the buffer object already has an SG table but no pages
100                  * were allocated for it, it means the buffer was imported and
101                  * the SG table needs to be copied to avoid overwriting any
102                  * other potential users of the original SG table.
103                  */
104                 err = sg_alloc_table_from_sg(sgt, obj->sgt->sgl,
105                                              obj->sgt->orig_nents, GFP_KERNEL);
106                 if (err < 0)
107                         goto free;
108         } else {
109                 /*
110                  * If the buffer object had no pages allocated and if it was
111                  * not imported, it had to be allocated with the DMA API, so
112                  * the DMA API helper can be used.
113                  */
114                 err = dma_get_sgtable(dev, sgt, obj->vaddr, obj->iova,
115                                       obj->gem.size);
116                 if (err < 0)
117                         goto free;
118         }
119
120         return sgt;
121
122 free:
123         kfree(sgt);
124         return ERR_PTR(err);
125 }
126
127 static void tegra_bo_unpin(struct device *dev, struct sg_table *sgt)
128 {
129         if (sgt) {
130                 sg_free_table(sgt);
131                 kfree(sgt);
132         }
133 }
134
135 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
136 {
137         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
138         struct dma_buf_map map;
139         int ret;
140
141         if (obj->vaddr) {
142                 return obj->vaddr;
143         } else if (obj->gem.import_attach) {
144                 ret = dma_buf_vmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, &map);
145                 return ret ? NULL : map.vaddr;
146         } else {
147                 return vmap(obj->pages, obj->num_pages, VM_MAP,
148                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
149         }
150 }
151
152 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
153 {
154         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
155         struct dma_buf_map map = DMA_BUF_MAP_INIT_VADDR(addr);
156
157         if (obj->vaddr)
158                 return;
159         else if (obj->gem.import_attach)
160                 dma_buf_vunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, &map);
161         else
162                 vunmap(addr);
163 }
164
165 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
166 {
167         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
168
169         drm_gem_object_get(&obj->gem);
170
171         return bo;
172 }
173
174 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
175         .get = tegra_bo_get,
176         .put = tegra_bo_put,
177         .pin = tegra_bo_pin,
178         .unpin = tegra_bo_unpin,
179         .mmap = tegra_bo_mmap,
180         .munmap = tegra_bo_munmap,
181 };
182
183 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
184 {
185         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
186         int err;
187
188         if (bo->mm)
189                 return -EBUSY;
190
191         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
192         if (!bo->mm)
193                 return -ENOMEM;
194
195         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
196
197         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm,
198                                          bo->mm, bo->gem.size, PAGE_SIZE, 0, 0);
199         if (err < 0) {
200                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %d\n",
201                         err);
202                 goto unlock;
203         }
204
205         bo->iova = bo->mm->start;
206
207         bo->size = iommu_map_sgtable(tegra->domain, bo->iova, bo->sgt, prot);
208         if (!bo->size) {
209                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer\n");
210                 err = -ENOMEM;
211                 goto remove;
212         }
213
214         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
215
216         return 0;
217
218 remove:
219         drm_mm_remove_node(bo->mm);
220 unlock:
221         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
222         kfree(bo->mm);
223         return err;
224 }
225
226 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
227 {
228         if (!bo->mm)
229                 return 0;
230
231         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
232         iommu_unmap(tegra->domain, bo->iova, bo->size);
233         drm_mm_remove_node(bo->mm);
234         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
235
236         kfree(bo->mm);
237
238         return 0;
239 }
240
241 static const struct drm_gem_object_funcs tegra_gem_object_funcs = {
242         .free = tegra_bo_free_object,
243         .export = tegra_gem_prime_export,
244         .vm_ops = &tegra_bo_vm_ops,
245 };
246
247 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
248                                               size_t size)
249 {
250         struct tegra_bo *bo;
251         int err;
252
253         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
254         if (!bo)
255                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
256
257         bo->gem.funcs = &tegra_gem_object_funcs;
258
259         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
260         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
261
262         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
263         if (err < 0)
264                 goto free;
265
266         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
267         if (err < 0)
268                 goto release;
269
270         return bo;
271
272 release:
273         drm_gem_object_release(&bo->gem);
274 free:
275         kfree(bo);
276         return ERR_PTR(err);
277 }
278
279 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
280 {
281         if (bo->pages) {
282                 dma_unmap_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
283                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
284                 sg_free_table(bo->sgt);
285                 kfree(bo->sgt);
286         } else if (bo->vaddr) {
287                 dma_free_wc(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr, bo->iova);
288         }
289 }
290
291 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
292 {
293         int err;
294
295         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
296         if (IS_ERR(bo->pages))
297                 return PTR_ERR(bo->pages);
298
299         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
300
301         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->gem.dev, bo->pages, bo->num_pages);
302         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
303                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
304                 goto put_pages;
305         }
306
307         err = dma_map_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
308         if (err)
309                 goto free_sgt;
310
311         return 0;
312
313 free_sgt:
314         sg_free_table(bo->sgt);
315         kfree(bo->sgt);
316 put_pages:
317         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
318         return err;
319 }
320
321 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
322 {
323         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
324         int err;
325
326         if (tegra->domain) {
327                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
328                 if (err < 0)
329                         return err;
330
331                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
332                 if (err < 0) {
333                         tegra_bo_free(drm, bo);
334                         return err;
335                 }
336         } else {
337                 size_t size = bo->gem.size;
338
339                 bo->vaddr = dma_alloc_wc(drm->dev, size, &bo->iova,
340                                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
341                 if (!bo->vaddr) {
342                         dev_err(drm->dev,
343                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
344                                 size);
345                         return -ENOMEM;
346                 }
347         }
348
349         return 0;
350 }
351
352 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
353                                  unsigned long flags)
354 {
355         struct tegra_bo *bo;
356         int err;
357
358         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
359         if (IS_ERR(bo))
360                 return bo;
361
362         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
363         if (err < 0)
364                 goto release;
365
366         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
367                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
368
369         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
370                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
371
372         return bo;
373
374 release:
375         drm_gem_object_release(&bo->gem);
376         kfree(bo);
377         return ERR_PTR(err);
378 }
379
380 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
381                                              struct drm_device *drm,
382                                              size_t size,
383                                              unsigned long flags,
384                                              u32 *handle)
385 {
386         struct tegra_bo *bo;
387         int err;
388
389         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
390         if (IS_ERR(bo))
391                 return bo;
392
393         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
394         if (err) {
395                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
396                 return ERR_PTR(err);
397         }
398
399         drm_gem_object_put(&bo->gem);
400
401         return bo;
402 }
403
404 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
405                                         struct dma_buf *buf)
406 {
407         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
408         struct dma_buf_attachment *attach;
409         struct tegra_bo *bo;
410         int err;
411
412         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
413         if (IS_ERR(bo))
414                 return bo;
415
416         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
417         if (IS_ERR(attach)) {
418                 err = PTR_ERR(attach);
419                 goto free;
420         }
421
422         get_dma_buf(buf);
423
424         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
425         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
426                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
427                 goto detach;
428         }
429
430         if (tegra->domain) {
431                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
432                 if (err < 0)
433                         goto detach;
434         }
435
436         bo->gem.import_attach = attach;
437
438         return bo;
439
440 detach:
441         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
442                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
443
444         dma_buf_detach(buf, attach);
445         dma_buf_put(buf);
446 free:
447         drm_gem_object_release(&bo->gem);
448         kfree(bo);
449         return ERR_PTR(err);
450 }
451
452 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
453 {
454         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
455         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
456
457         if (tegra->domain)
458                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
459
460         if (gem->import_attach) {
461                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
462                                          DMA_TO_DEVICE);
463                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
464         } else {
465                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
466         }
467
468         drm_gem_object_release(gem);
469         kfree(bo);
470 }
471
472 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
473                          struct drm_mode_create_dumb *args)
474 {
475         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
476         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
477         struct tegra_bo *bo;
478
479         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
480         args->size = args->pitch * args->height;
481
482         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
483                                          &args->handle);
484         if (IS_ERR(bo))
485                 return PTR_ERR(bo);
486
487         return 0;
488 }
489
490 static vm_fault_t tegra_bo_fault(struct vm_fault *vmf)
491 {
492         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
493         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
494         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
495         struct page *page;
496         pgoff_t offset;
497
498         if (!bo->pages)
499                 return VM_FAULT_SIGBUS;
500
501         offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
502         page = bo->pages[offset];
503
504         return vmf_insert_page(vma, vmf->address, page);
505 }
506
507 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
508         .fault = tegra_bo_fault,
509         .open = drm_gem_vm_open,
510         .close = drm_gem_vm_close,
511 };
512
513 int __tegra_gem_mmap(struct drm_gem_object *gem, struct vm_area_struct *vma)
514 {
515         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
516
517         if (!bo->pages) {
518                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
519                 int err;
520
521                 /*
522                  * Clear the VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap(),
523                  * and set the vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM)
524                  * to 0 as we want to map the whole buffer.
525                  */
526                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
527                 vma->vm_pgoff = 0;
528
529                 err = dma_mmap_wc(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr, bo->iova,
530                                   gem->size);
531                 if (err < 0) {
532                         drm_gem_vm_close(vma);
533                         return err;
534                 }
535
536                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
537         } else {
538                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
539
540                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
541                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
542
543                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
544         }
545
546         return 0;
547 }
548
549 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
550 {
551         struct drm_gem_object *gem;
552         int err;
553
554         err = drm_gem_mmap(file, vma);
555         if (err < 0)
556                 return err;
557
558         gem = vma->vm_private_data;
559
560         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
561 }
562
563 static struct sg_table *
564 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
565                             enum dma_data_direction dir)
566 {
567         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
568         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
569         struct sg_table *sgt;
570
571         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
572         if (!sgt)
573                 return NULL;
574
575         if (bo->pages) {
576                 if (sg_alloc_table_from_pages(sgt, bo->pages, bo->num_pages,
577                                               0, gem->size, GFP_KERNEL) < 0)
578                         goto free;
579         } else {
580                 if (dma_get_sgtable(attach->dev, sgt, bo->vaddr, bo->iova,
581                                     gem->size) < 0)
582                         goto free;
583         }
584
585         if (dma_map_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0))
586                 goto free;
587
588         return sgt;
589
590 free:
591         sg_free_table(sgt);
592         kfree(sgt);
593         return NULL;
594 }
595
596 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
597                                           struct sg_table *sgt,
598                                           enum dma_data_direction dir)
599 {
600         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
601         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
602
603         if (bo->pages)
604                 dma_unmap_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0);
605
606         sg_free_table(sgt);
607         kfree(sgt);
608 }
609
610 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
611 {
612         drm_gem_dmabuf_release(buf);
613 }
614
615 static int tegra_gem_prime_begin_cpu_access(struct dma_buf *buf,
616                                             enum dma_data_direction direction)
617 {
618         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
619         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
620         struct drm_device *drm = gem->dev;
621
622         if (bo->pages)
623                 dma_sync_sgtable_for_cpu(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE);
624
625         return 0;
626 }
627
628 static int tegra_gem_prime_end_cpu_access(struct dma_buf *buf,
629                                           enum dma_data_direction direction)
630 {
631         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
632         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
633         struct drm_device *drm = gem->dev;
634
635         if (bo->pages)
636                 dma_sync_sgtable_for_device(drm->dev, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
637
638         return 0;
639 }
640
641 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
642 {
643         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
644         int err;
645
646         err = drm_gem_mmap_obj(gem, gem->size, vma);
647         if (err < 0)
648                 return err;
649
650         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
651 }
652
653 static int tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf, struct dma_buf_map *map)
654 {
655         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
656         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
657
658         dma_buf_map_set_vaddr(map, bo->vaddr);
659
660         return 0;
661 }
662
663 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, struct dma_buf_map *map)
664 {
665 }
666
667 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
668         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
669         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
670         .release = tegra_gem_prime_release,
671         .begin_cpu_access = tegra_gem_prime_begin_cpu_access,
672         .end_cpu_access = tegra_gem_prime_end_cpu_access,
673         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
674         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
675         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
676 };
677
678 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_gem_object *gem,
679                                        int flags)
680 {
681         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
682
683         exp_info.exp_name = KBUILD_MODNAME;
684         exp_info.owner = gem->dev->driver->fops->owner;
685         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
686         exp_info.size = gem->size;
687         exp_info.flags = flags;
688         exp_info.priv = gem;
689
690         return drm_gem_dmabuf_export(gem->dev, &exp_info);
691 }
692
693 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
694                                               struct dma_buf *buf)
695 {
696         struct tegra_bo *bo;
697
698         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
699                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
700
701                 if (gem->dev == drm) {
702                         drm_gem_object_get(gem);
703                         return gem;
704                 }
705         }
706
707         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
708         if (IS_ERR(bo))
709                 return ERR_CAST(bo);
710
711         return &bo->gem;
712 }
713
714 struct host1x_bo *tegra_gem_lookup(struct drm_file *file, u32 handle)
715 {
716         struct drm_gem_object *gem;
717         struct tegra_bo *bo;
718
719         gem = drm_gem_object_lookup(file, handle);
720         if (!gem)
721                 return NULL;
722
723         bo = to_tegra_bo(gem);
724         return &bo->base;
725 }