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