drivers/pci/p2pdma.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * PCI Peer 2 Peer DMA support.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016-2018, Logan Gunthorpe
   6  * Copyright (c) 2016-2017, Microsemi Corporation
   7  * Copyright (c) 2017, Christoph Hellwig
   8  * Copyright (c) 2018, Eideticom Inc.
   9  */
  10
  11 #define pr_fmt(fmt) "pci-p2pdma: " fmt
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/genalloc.h>
  17 #include <linux/memremap.h>
  18 #include <linux/percpu-refcount.h>
  19 #include <linux/random.h>
  20 #include <linux/seq_buf.h>
  21 #include <linux/xarray.h>
  22
  23 enum pci_p2pdma_map_type {
  24         PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN = 0,
  25         PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED,
  26         PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR,
  27         PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE,
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma {
  31         struct gen_pool *pool;
  32         bool p2pmem_published;
  33         struct xarray map_types;
  34 };
  35
  36 struct pci_p2pdma_pagemap {
  37         struct dev_pagemap pgmap;
  38         struct pci_dev *provider;
  39         u64 bus_offset;
  40 };
  41
  42 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  43 {
  44         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  45 }
  46
  47 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  48                          char *buf)
  49 {
  50         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  51         size_t size = 0;
  52
  53         if (pdev->p2pdma->pool)
  54                 size = gen_pool_size(pdev->p2pdma->pool);
  55
  56         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%zd\n", size);
  57 }
  58 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  59
  60 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  61                               char *buf)
  62 {
  63         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  64         size_t avail = 0;
  65
  66         if (pdev->p2pdma->pool)
  67                 avail = gen_pool_avail(pdev->p2pdma->pool);
  68
  69         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%zd\n", avail);
  70 }
  71 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  72
  73 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  74                               char *buf)
  75 {
  76         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  77
  78         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n",
  79                          pdev->p2pdma->p2pmem_published);
  80 }
  81 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  82
  83 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
  84         &dev_attr_size.attr,
  85         &dev_attr_available.attr,
  86         &dev_attr_published.attr,
  87         NULL,
  88 };
  89
  90 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
  91         .attrs = p2pmem_attrs,
  92         .name = "p2pmem",
  93 };
  94
  95 static void pci_p2pdma_release(void *data)
  96 {
  97         struct pci_dev *pdev = data;
  98         struct pci_p2pdma *p2pdma = pdev->p2pdma;
  99
 100         if (!p2pdma)
 101                 return;
 102
 103         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 104         pdev->p2pdma = NULL;
 105         synchronize_rcu();
 106
 107         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 108         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 109         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 110 }
 111
 112 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 113 {
 114         int error = -ENOMEM;
 115         struct pci_p2pdma *p2p;
 116
 117         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 118         if (!p2p)
 119                 return -ENOMEM;
 120
 121         xa_init(&p2p->map_types);
 122
 123         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 124         if (!p2p->pool)
 125                 goto out;
 126
 127         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 128         if (error)
 129                 goto out_pool_destroy;
 130
 131         pdev->p2pdma = p2p;
 132
 133         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 134         if (error)
 135                 goto out_pool_destroy;
 136
 137         return 0;
 138
 139 out_pool_destroy:
 140         pdev->p2pdma = NULL;
 141         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 142 out:
 143         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 144         return error;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 149  * @pdev: the device to add the memory to
 150  * @bar: PCI BAR to add
 151  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 152  * @offset: offset into the PCI BAR
 153  *
 154  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 155  * be used with any DMA request.
 156  */
 157 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 158                             u64 offset)
 159 {
 160         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 161         struct dev_pagemap *pgmap;
 162         void *addr;
 163         int error;
 164
 165         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 166                 return -EINVAL;
 167
 168         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 169                 return -EINVAL;
 170
 171         if (!size)
 172                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 173
 174         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 175                 return -EINVAL;
 176
 177         if (!pdev->p2pdma) {
 178                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 179                 if (error)
 180                         return error;
 181         }
 182
 183         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 184         if (!p2p_pgmap)
 185                 return -ENOMEM;
 186
 187         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 188         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 189         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 190         pgmap->nr_range = 1;
 191         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 192
 193         p2p_pgmap->provider = pdev;
 194         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 195                 pci_resource_start(pdev, bar);
 196
 197         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 198         if (IS_ERR(addr)) {
 199                 error = PTR_ERR(addr);
 200                 goto pgmap_free;
 201         }
 202
 203         error = gen_pool_add_owner(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 204                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 205                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 206                         pgmap->ref);
 207         if (error)
 208                 goto pages_free;
 209
 210         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 211                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 212
 213         return 0;
 214
 215 pages_free:
 216         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 217 pgmap_free:
 218         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 219         return error;
 220 }
 221 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 222
 223 /*
 224  * Note this function returns the parent PCI device with a
 225  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 226  * the reference.
 227  */
 228 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 229 {
 230         struct device *parent;
 231
 232         dev = get_device(dev);
 233
 234         while (dev) {
 235                 if (dev_is_pci(dev))
 236                         return to_pci_dev(dev);
 237
 238                 parent = get_device(dev->parent);
 239                 put_device(dev);
 240                 dev = parent;
 241         }
 242
 243         return NULL;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 248  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 249  * upstream, 0 otherwise.
 250  */
 251 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 252 {
 253         int pos;
 254         u16 ctrl;
 255
 256         pos = pdev->acs_cap;
 257         if (!pos)
 258                 return 0;
 259
 260         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 261
 262         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 263                 return 1;
 264
 265         return 0;
 266 }
 267
 268 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 269 {
 270         if (!buf)
 271                 return;
 272
 273         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 274 }
 275
 276 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 277 {
 278 #ifdef CONFIG_X86
 279         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 280
 281         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 282         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 283                 return true;
 284 #endif
 285
 286         return false;
 287 }
 288
 289 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 290         unsigned short vendor;
 291         unsigned short device;
 292         enum {
 293                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 294         } flags;
 295 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 296         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 297         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 298         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 299         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 300         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 301         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 302         /* Intel SkyLake-E */
 303         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 304         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 305         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 306         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 307         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 308         {}
 309 };
 310
 311 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 312                                     bool same_host_bridge)
 313 {
 314         struct pci_dev *root = pci_get_slot(host->bus, PCI_DEVFN(0, 0));
 315         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 316         unsigned short vendor, device;
 317
 318         if (!root)
 319                 return false;
 320
 321         vendor = root->vendor;
 322         device = root->device;
 323         pci_dev_put(root);
 324
 325         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 326                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 327                         continue;
 328                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 329                         return false;
 330
 331                 return true;
 332         }
 333
 334         return false;
 335 }
 336
 337 /*
 338  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 339  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 340  */
 341 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b)
 342 {
 343         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 344         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 345
 346         if (host_a == host_b)
 347                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true);
 348
 349         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false) &&
 350             __host_bridge_whitelist(host_b, false))
 351                 return true;
 352
 353         return false;
 354 }
 355
 356 static enum pci_p2pdma_map_type
 357 __upstream_bridge_distance(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 358                 int *dist, bool *acs_redirects, struct seq_buf *acs_list)
 359 {
 360         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 361         int dist_a = 0;
 362         int dist_b = 0;
 363         int acs_cnt = 0;
 364
 365         if (acs_redirects)
 366                 *acs_redirects = false;
 367
 368         /*
 369          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 370          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 371          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 372          */
 373
 374         while (a) {
 375                 dist_b = 0;
 376
 377                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 378                         seq_buf_print_bus_devfn(acs_list, a);
 379                         acs_cnt++;
 380                 }
 381
 382                 bb = b;
 383
 384                 while (bb) {
 385                         if (a == bb)
 386                                 goto check_b_path_acs;
 387
 388                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 389                         dist_b++;
 390                 }
 391
 392                 a = pci_upstream_bridge(a);
 393                 dist_a++;
 394         }
 395
 396         if (dist)
 397                 *dist = dist_a + dist_b;
 398
 399         return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 400
 401 check_b_path_acs:
 402         bb = b;
 403
 404         while (bb) {
 405                 if (a == bb)
 406                         break;
 407
 408                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 409                         seq_buf_print_bus_devfn(acs_list, bb);
 410                         acs_cnt++;
 411                 }
 412
 413                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 414         }
 415
 416         if (dist)
 417                 *dist = dist_a + dist_b;
 418
 419         if (acs_cnt) {
 420                 if (acs_redirects)
 421                         *acs_redirects = true;
 422
 423                 return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 424         }
 425
 426         return PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 427 }
 428
 429 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 430 {
 431         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) |
 432                 (client->bus->number << 8) | client->devfn;
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Find the distance through the nearest common upstream bridge between
 437  * two PCI devices.
 438  *
 439  * If the two devices are the same device then 0 will be returned.
 440  *
 441  * If there are two virtual functions of the same device behind the same
 442  * bridge port then 2 will be returned (one step down to the PCIe switch,
 443  * then one step back to the same device).
 444  *
 445  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch, the
 446  * value 4 will be returned. This corresponds to the following PCI tree:
 447  *
 448  *     -+  Root Port
 449  *      \+ Switch Upstream Port
 450  *       +-+ Switch Downstream Port
 451  *       + \- Device A
 452  *       \-+ Switch Downstream Port
 453  *         \- Device B
 454  *
 455  * The distance is 4 because we traverse from Device A through the downstream
 456  * port of the switch, to the common upstream port, back up to the second
 457  * downstream port and then to Device B.
 458  *
 459  * Any two devices that cannot communicate using p2pdma will return
 460  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 461  *
 462  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 463  * will consult a whitelist. If the host bridges are on the whitelist,
 464  * this function will return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE.
 465  *
 466  * If either bridge is not on the whitelist this function returns
 467  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 468  *
 469  * If a bridge which has any ACS redirection bits set is in the path,
 470  * acs_redirects will be set to true. In this case, a list of all infringing
 471  * bridge addresses will be populated in acs_list (assuming it's non-null)
 472  * for printk purposes.
 473  */
 474 static enum pci_p2pdma_map_type
 475 upstream_bridge_distance(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 476                 int *dist, bool *acs_redirects, struct seq_buf *acs_list)
 477 {
 478         enum pci_p2pdma_map_type map_type;
 479
 480         map_type = __upstream_bridge_distance(provider, client, dist,
 481                                               acs_redirects, acs_list);
 482
 483         if (map_type == PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE) {
 484                 if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 485                     !host_bridge_whitelist(provider, client))
 486                         map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 487         }
 488
 489         if (provider->p2pdma)
 490                 xa_store(&provider->p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 491                          xa_mk_value(map_type), GFP_KERNEL);
 492
 493         return map_type;
 494 }
 495
 496 static enum pci_p2pdma_map_type
 497 upstream_bridge_distance_warn(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 498                               int *dist)
 499 {
 500         struct seq_buf acs_list;
 501         bool acs_redirects;
 502         int ret;
 503
 504         seq_buf_init(&acs_list, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
 505         if (!acs_list.buffer)
 506                 return -ENOMEM;
 507
 508         ret = upstream_bridge_distance(provider, client, dist, &acs_redirects,
 509                                        &acs_list);
 510         if (acs_redirects) {
 511                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 512                          pci_name(provider));
 513                 /* Drop final semicolon */
 514                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0;
 515                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 516                          acs_list.buffer);
 517         }
 518
 519         if (ret == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED) {
 520                 pci_warn(client, "cannot be used for peer-to-peer DMA as the client and provider (%s) do not share an upstream bridge or whitelisted host bridge\n",
 521                          pci_name(provider));
 522         }
 523
 524         kfree(acs_list.buffer);
 525
 526         return ret;
 527 }
 528
 529 /**
 530  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 531  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 532  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 533  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 534  * @num_clients: number of clients in the array
 535  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 536  *
 537  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 538  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 539  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 540  * choice).
 541  *
 542  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 543  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 544  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 545  */
 546 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 547                              int num_clients, bool verbose)
 548 {
 549         bool not_supported = false;
 550         struct pci_dev *pci_client;
 551         int total_dist = 0;
 552         int distance;
 553         int i, ret;
 554
 555         if (num_clients == 0)
 556                 return -1;
 557
 558         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 559 #ifdef CONFIG_DMA_VIRT_OPS
 560                 if (clients[i]->dma_ops == &dma_virt_ops) {
 561                         if (verbose)
 562                                 dev_warn(clients[i],
 563                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA because the driver makes use of dma_virt_ops\n");
 564                         return -1;
 565                 }
 566 #endif
 567
 568                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 569                 if (!pci_client) {
 570                         if (verbose)
 571                                 dev_warn(clients[i],
 572                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 573                         return -1;
 574                 }
 575
 576                 if (verbose)
 577                         ret = upstream_bridge_distance_warn(provider,
 578                                         pci_client, &distance);
 579                 else
 580                         ret = upstream_bridge_distance(provider, pci_client,
 581                                                        &distance, NULL, NULL);
 582
 583                 pci_dev_put(pci_client);
 584
 585                 if (ret == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 586                         not_supported = true;
 587
 588                 if (not_supported && !verbose)
 589                         break;
 590
 591                 total_dist += distance;
 592         }
 593
 594         if (not_supported)
 595                 return -1;
 596
 597         return total_dist;
 598 }
 599 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 600
 601 /**
 602  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 603  * @pdev: PCI device to check
 604  */
 605 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 606 {
 607         return pdev->p2pdma && pdev->p2pdma->p2pmem_published;
 608 }
 609 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 610
 611 /**
 612  * pci_p2pmem_find_many - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 613  *      the specified list of clients and shortest distance (as determined
 614  *      by pci_p2pmem_dma())
 615  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 616  * @num_clients: number of client devices in the list
 617  *
 618  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 619  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 620  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 621  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 622  * distance away, one will be chosen at random.
 623  *
 624  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 625  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 626  * found provider will also be assigned to the client list.
 627  */
 628 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 629 {
 630         struct pci_dev *pdev = NULL;
 631         int distance;
 632         int closest_distance = INT_MAX;
 633         struct pci_dev **closest_pdevs;
 634         int dev_cnt = 0;
 635         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 636         int i;
 637
 638         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 639         if (!closest_pdevs)
 640                 return NULL;
 641
 642         while ((pdev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, pdev))) {
 643                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 644                         continue;
 645
 646                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 647                                                     num_clients, false);
 648                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 649                         continue;
 650
 651                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 652                         continue;
 653
 654                 if (distance < closest_distance) {
 655                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 656                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 657
 658                         dev_cnt = 0;
 659                         closest_distance = distance;
 660                 }
 661
 662                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 663         }
 664
 665         if (dev_cnt)
 666                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[prandom_u32_max(dev_cnt)]);
 667
 668         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 669                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 670
 671         kfree(closest_pdevs);
 672         return pdev;
 673 }
 674 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 675
 676 /**
 677  * pci_alloc_p2pmem - allocate peer-to-peer DMA memory
 678  * @pdev: the device to allocate memory from
 679  * @size: number of bytes to allocate
 680  *
 681  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 682  */
 683 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 684 {
 685         void *ret = NULL;
 686         struct percpu_ref *ref;
 687
 688         /*
 689          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 690          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 691          * read-lock.
 692          */
 693         rcu_read_lock();
 694         if (unlikely(!pdev->p2pdma))
 695                 goto out;
 696
 697         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(pdev->p2pdma->pool, size,
 698                         (void **) &ref);
 699         if (!ret)
 700                 goto out;
 701
 702         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live(ref))) {
 703                 gen_pool_free(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 704                 ret = NULL;
 705                 goto out;
 706         }
 707 out:
 708         rcu_read_unlock();
 709         return ret;
 710 }
 711 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 712
 713 /**
 714  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 715  * @pdev: the device the memory was allocated from
 716  * @addr: address of the memory that was allocated
 717  * @size: number of bytes that were allocated
 718  */
 719 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 720 {
 721         struct percpu_ref *ref;
 722
 723         gen_pool_free_owner(pdev->p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 724                         (void **) &ref);
 725         percpu_ref_put(ref);
 726 }
 727 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 728
 729 /**
 730  * pci_p2pmem_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 731  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 732  * @pdev: the device the memory was allocated from
 733  * @addr: address of the memory that was allocated
 734  */
 735 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 736 {
 737         if (!addr)
 738                 return 0;
 739         if (!pdev->p2pdma)
 740                 return 0;
 741
 742         /*
 743          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 744          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 745          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 746          */
 747         return gen_pool_virt_to_phys(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 748 }
 749 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 750
 751 /**
 752  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 753  * @pdev: the device to allocate memory from
 754  * @nents: the number of SG entries in the list
 755  * @length: number of bytes to allocate
 756  *
 757  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 758  */
 759 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 760                                          unsigned int *nents, u32 length)
 761 {
 762         struct scatterlist *sg;
 763         void *addr;
 764
 765         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 766         if (!sg)
 767                 return NULL;
 768
 769         sg_init_table(sg, 1);
 770
 771         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 772         if (!addr)
 773                 goto out_free_sg;
 774
 775         sg_set_buf(sg, addr, length);
 776         *nents = 1;
 777         return sg;
 778
 779 out_free_sg:
 780         kfree(sg);
 781         return NULL;
 782 }
 783 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 784
 785 /**
 786  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 787  * @pdev: the device to allocate memory from
 788  * @sgl: the allocated scatterlist
 789  */
 790 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 791 {
 792         struct scatterlist *sg;
 793         int count;
 794
 795         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 796                 if (!sg)
 797                         break;
 798
 799                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 800         }
 801         kfree(sgl);
 802 }
 803 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 804
 805 /**
 806  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 807  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 808  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 809  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 810  *
 811  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 812  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 813  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 814  * memory.
 815  */
 816 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 817 {
 818         if (pdev->p2pdma)
 819                 pdev->p2pdma->p2pmem_published = publish;
 820 }
 821 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 822
 823 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct pci_dev *provider,
 824                                                     struct pci_dev *client)
 825 {
 826         if (!provider->p2pdma)
 827                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 828
 829         return xa_to_value(xa_load(&provider->p2pdma->map_types,
 830                                    map_types_idx(client)));
 831 }
 832
 833 static int __pci_p2pdma_map_sg(struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap,
 834                 struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents)
 835 {
 836         struct scatterlist *s;
 837         phys_addr_t paddr;
 838         int i;
 839
 840         /*
 841          * p2pdma mappings are not compatible with devices that use
 842          * dma_virt_ops. If the upper layers do the right thing
 843          * this should never happen because it will be prevented
 844          * by the check in pci_p2pdma_distance_many()
 845          */
 846 #ifdef CONFIG_DMA_VIRT_OPS
 847         if (WARN_ON_ONCE(dev->dma_ops == &dma_virt_ops))
 848                 return 0;
 849 #endif
 850
 851         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 852                 paddr = sg_phys(s);
 853
 854                 s->dma_address = paddr - p2p_pgmap->bus_offset;
 855                 sg_dma_len(s) = s->length;
 856         }
 857
 858         return nents;
 859 }
 860
 861 /**
 862  * pci_p2pdma_map_sg_attrs - map a PCI peer-to-peer scatterlist for DMA
 863  * @dev: device doing the DMA request
 864  * @sg: scatter list to map
 865  * @nents: elements in the scatterlist
 866  * @dir: DMA direction
 867  * @attrs: DMA attributes passed to dma_map_sg() (if called)
 868  *
 869  * Scatterlists mapped with this function should be unmapped using
 870  * pci_p2pdma_unmap_sg_attrs().
 871  *
 872  * Returns the number of SG entries mapped or 0 on error.
 873  */
 874 int pci_p2pdma_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 875                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 876 {
 877         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap =
 878                 to_p2p_pgmap(sg_page(sg)->pgmap);
 879         struct pci_dev *client;
 880
 881         if (WARN_ON_ONCE(!dev_is_pci(dev)))
 882                 return 0;
 883
 884         client = to_pci_dev(dev);
 885
 886         switch (pci_p2pdma_map_type(p2p_pgmap->provider, client)) {
 887         case PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE:
 888                 return dma_map_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 889         case PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR:
 890                 return __pci_p2pdma_map_sg(p2p_pgmap, dev, sg, nents);
 891         default:
 892                 WARN_ON_ONCE(1);
 893                 return 0;
 894         }
 895 }
 896 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_map_sg_attrs);
 897
 898 /**
 899  * pci_p2pdma_unmap_sg_attrs - unmap a PCI peer-to-peer scatterlist that was
 900  *      mapped with pci_p2pdma_map_sg()
 901  * @dev: device doing the DMA request
 902  * @sg: scatter list to map
 903  * @nents: number of elements returned by pci_p2pdma_map_sg()
 904  * @dir: DMA direction
 905  * @attrs: DMA attributes passed to dma_unmap_sg() (if called)
 906  */
 907 void pci_p2pdma_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 908                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 909 {
 910         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap =
 911                 to_p2p_pgmap(sg_page(sg)->pgmap);
 912         enum pci_p2pdma_map_type map_type;
 913         struct pci_dev *client;
 914
 915         if (WARN_ON_ONCE(!dev_is_pci(dev)))
 916                 return;
 917
 918         client = to_pci_dev(dev);
 919
 920         map_type = pci_p2pdma_map_type(p2p_pgmap->provider, client);
 921
 922         if (map_type == PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE)
 923                 dma_unmap_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 924 }
 925 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_unmap_sg_attrs);
 926
 927 /**
 928  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
 929  *              to enable p2pdma
 930  * @page: contents of the value to be stored
 931  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
 932  *              (if one was specified in the stored value)
 933  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
 934  *
 935  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
 936  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
 937  * name) or a boolean (in any format strtobool() accepts). A false
 938  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
 939  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
 940  * expects the caller to use the specific provider.
 941  *
 942  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
 943  * the attribute.
 944  *
 945  * Returns 0 on success
 946  */
 947 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
 948                             bool *use_p2pdma)
 949 {
 950         struct device *dev;
 951
 952         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
 953         if (dev) {
 954                 *use_p2pdma = true;
 955                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
 956
 957                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
 958                         pci_err(*p2p_dev,
 959                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
 960                                 page);
 961                         pci_dev_put(*p2p_dev);
 962                         return -ENODEV;
 963                 }
 964
 965                 return 0;
 966         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
 967                 /*
 968                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
 969                  * like "0000:01:00.1", we don't want strtobool to think
 970                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
 971                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
 972                  */
 973         } else if (!strtobool(page, use_p2pdma)) {
 974                 return 0;
 975         }
 976
 977         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
 978         return -ENODEV;
 979 }
 980 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
 981
 982 /**
 983  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
 984  *              whether p2pdma is enabled
 985  * @page: contents of the stored value
 986  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
 987  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
 988  *
 989  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
 990  * to show the value of the attribute.
 991  *
 992  * Returns 0 on success
 993  */
 994 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
 995                                bool use_p2pdma)
 996 {
 997         if (!use_p2pdma)
 998                 return sprintf(page, "0\n");
 999
1000         if (!p2p_dev)
1001                 return sprintf(page, "1\n");
1002
1003         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);