drivers/vdpa/mlx5/core/mr.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 OR Linux-OpenIB
   2 /* Copyright (c) 2020 Mellanox Technologies Ltd. */
   3
   4 #include <linux/vdpa.h>
   5 #include <linux/gcd.h>
   6 #include <linux/string.h>
   7 #include <linux/mlx5/qp.h>
   8 #include "mlx5_vdpa.h"
   9
  10 /* DIV_ROUND_UP where the divider is a power of 2 give by its log base 2 value */
  11 #define MLX5_DIV_ROUND_UP_POW2(_n, _s) \
  12 ({ \
  13         u64 __s = _s; \
  14         u64 _res; \
  15         _res = (((_n) + (1 << (__s)) - 1) >> (__s)); \
  16         _res; \
  17 })
  18
  19 static int get_octo_len(u64 len, int page_shift)
  20 {
  21         u64 page_size = 1ULL << page_shift;
  22         int npages;
  23
  24         npages = ALIGN(len, page_size) >> page_shift;
  25         return (npages + 1) / 2;
  26 }
  27
  28 static void mlx5_set_access_mode(void *mkc, int mode)
  29 {
  30         MLX5_SET(mkc, mkc, access_mode_1_0, mode & 0x3);
  31         MLX5_SET(mkc, mkc, access_mode_4_2, mode >> 2);
  32 }
  33
  34 static void populate_mtts(struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr, __be64 *mtt)
  35 {
  36         struct scatterlist *sg;
  37         int nsg = mr->nsg;
  38         u64 dma_addr;
  39         u64 dma_len;
  40         int j = 0;
  41         int i;
  42
  43         for_each_sg(mr->sg_head.sgl, sg, mr->nent, i) {
  44                 for (dma_addr = sg_dma_address(sg), dma_len = sg_dma_len(sg);
  45                      nsg && dma_len;
  46                      nsg--, dma_addr += BIT(mr->log_size), dma_len -= BIT(mr->log_size))
  47                         mtt[j++] = cpu_to_be64(dma_addr);
  48         }
  49 }
  50
  51 static int create_direct_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
  52 {
  53         int inlen;
  54         void *mkc;
  55         void *in;
  56         int err;
  57
  58         inlen = MLX5_ST_SZ_BYTES(create_mkey_in) + roundup(MLX5_ST_SZ_BYTES(mtt) * mr->nsg, 16);
  59         in = kvzalloc(inlen, GFP_KERNEL);
  60         if (!in)
  61                 return -ENOMEM;
  62
  63         MLX5_SET(create_mkey_in, in, uid, mvdev->res.uid);
  64         mkc = MLX5_ADDR_OF(create_mkey_in, in, memory_key_mkey_entry);
  65         MLX5_SET(mkc, mkc, lw, !!(mr->perm & VHOST_MAP_WO));
  66         MLX5_SET(mkc, mkc, lr, !!(mr->perm & VHOST_MAP_RO));
  67         mlx5_set_access_mode(mkc, MLX5_MKC_ACCESS_MODE_MTT);
  68         MLX5_SET(mkc, mkc, qpn, 0xffffff);
  69         MLX5_SET(mkc, mkc, pd, mvdev->res.pdn);
  70         MLX5_SET64(mkc, mkc, start_addr, mr->offset);
  71         MLX5_SET64(mkc, mkc, len, mr->end - mr->start);
  72         MLX5_SET(mkc, mkc, log_page_size, mr->log_size);
  73         MLX5_SET(mkc, mkc, translations_octword_size,
  74                  get_octo_len(mr->end - mr->start, mr->log_size));
  75         MLX5_SET(create_mkey_in, in, translations_octword_actual_size,
  76                  get_octo_len(mr->end - mr->start, mr->log_size));
  77         populate_mtts(mr, MLX5_ADDR_OF(create_mkey_in, in, klm_pas_mtt));
  78         err = mlx5_vdpa_create_mkey(mvdev, &mr->mr, in, inlen);
  79         kvfree(in);
  80         if (err) {
  81                 mlx5_vdpa_warn(mvdev, "Failed to create direct MR\n");
  82                 return err;
  83         }
  84
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 static void destroy_direct_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
  89 {
  90         mlx5_vdpa_destroy_mkey(mvdev, &mr->mr);
  91 }
  92
  93 static u64 map_start(struct vhost_iotlb_map *map, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
  94 {
  95         return max_t(u64, map->start, mr->start);
  96 }
  97
  98 static u64 map_end(struct vhost_iotlb_map *map, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
  99 {
 100         return min_t(u64, map->last + 1, mr->end);
 101 }
 102
 103 static u64 maplen(struct vhost_iotlb_map *map, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
 104 {
 105         return map_end(map, mr) - map_start(map, mr);
 106 }
 107
 108 #define MLX5_VDPA_INVALID_START_ADDR ((u64)-1)
 109 #define MLX5_VDPA_INVALID_LEN ((u64)-1)
 110
 111 static u64 indir_start_addr(struct mlx5_vdpa_mr *mkey)
 112 {
 113         struct mlx5_vdpa_direct_mr *s;
 114
 115         s = list_first_entry_or_null(&mkey->head, struct mlx5_vdpa_direct_mr, list);
 116         if (!s)
 117                 return MLX5_VDPA_INVALID_START_ADDR;
 118
 119         return s->start;
 120 }
 121
 122 static u64 indir_len(struct mlx5_vdpa_mr *mkey)
 123 {
 124         struct mlx5_vdpa_direct_mr *s;
 125         struct mlx5_vdpa_direct_mr *e;
 126
 127         s = list_first_entry_or_null(&mkey->head, struct mlx5_vdpa_direct_mr, list);
 128         if (!s)
 129                 return MLX5_VDPA_INVALID_LEN;
 130
 131         e = list_last_entry(&mkey->head, struct mlx5_vdpa_direct_mr, list);
 132
 133         return e->end - s->start;
 134 }
 135
 136 #define LOG_MAX_KLM_SIZE 30
 137 #define MAX_KLM_SIZE BIT(LOG_MAX_KLM_SIZE)
 138
 139 static u32 klm_bcount(u64 size)
 140 {
 141         return (u32)size;
 142 }
 143
 144 static void fill_indir(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_mr *mkey, void *in)
 145 {
 146         struct mlx5_vdpa_direct_mr *dmr;
 147         struct mlx5_klm *klmarr;
 148         struct mlx5_klm *klm;
 149         bool first = true;
 150         u64 preve;
 151         int i;
 152
 153         klmarr = MLX5_ADDR_OF(create_mkey_in, in, klm_pas_mtt);
 154         i = 0;
 155         list_for_each_entry(dmr, &mkey->head, list) {
 156 again:
 157                 klm = &klmarr[i++];
 158                 if (first) {
 159                         preve = dmr->start;
 160                         first = false;
 161                 }
 162
 163                 if (preve == dmr->start) {
 164                         klm->key = cpu_to_be32(dmr->mr.key);
 165                         klm->bcount = cpu_to_be32(klm_bcount(dmr->end - dmr->start));
 166                         preve = dmr->end;
 167                 } else {
 168                         klm->key = cpu_to_be32(mvdev->res.null_mkey);
 169                         klm->bcount = cpu_to_be32(klm_bcount(dmr->start - preve));
 170                         preve = dmr->start;
 171                         goto again;
 172                 }
 173         }
 174 }
 175
 176 static int klm_byte_size(int nklms)
 177 {
 178         return 16 * ALIGN(nklms, 4);
 179 }
 180
 181 static int create_indirect_key(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_mr *mr)
 182 {
 183         int inlen;
 184         void *mkc;
 185         void *in;
 186         int err;
 187         u64 start;
 188         u64 len;
 189
 190         start = indir_start_addr(mr);
 191         len = indir_len(mr);
 192         if (start == MLX5_VDPA_INVALID_START_ADDR || len == MLX5_VDPA_INVALID_LEN)
 193                 return -EINVAL;
 194
 195         inlen = MLX5_ST_SZ_BYTES(create_mkey_in) + klm_byte_size(mr->num_klms);
 196         in = kzalloc(inlen, GFP_KERNEL);
 197         if (!in)
 198                 return -ENOMEM;
 199
 200         MLX5_SET(create_mkey_in, in, uid, mvdev->res.uid);
 201         mkc = MLX5_ADDR_OF(create_mkey_in, in, memory_key_mkey_entry);
 202         MLX5_SET(mkc, mkc, lw, 1);
 203         MLX5_SET(mkc, mkc, lr, 1);
 204         mlx5_set_access_mode(mkc, MLX5_MKC_ACCESS_MODE_KLMS);
 205         MLX5_SET(mkc, mkc, qpn, 0xffffff);
 206         MLX5_SET(mkc, mkc, pd, mvdev->res.pdn);
 207         MLX5_SET64(mkc, mkc, start_addr, start);
 208         MLX5_SET64(mkc, mkc, len, len);
 209         MLX5_SET(mkc, mkc, translations_octword_size, klm_byte_size(mr->num_klms) / 16);
 210         MLX5_SET(create_mkey_in, in, translations_octword_actual_size, mr->num_klms);
 211         fill_indir(mvdev, mr, in);
 212         err = mlx5_vdpa_create_mkey(mvdev, &mr->mkey, in, inlen);
 213         kfree(in);
 214         return err;
 215 }
 216
 217 static void destroy_indirect_key(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_mr *mkey)
 218 {
 219         mlx5_vdpa_destroy_mkey(mvdev, &mkey->mkey);
 220 }
 221
 222 static struct device *get_dma_device(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev)
 223 {
 224         return &mvdev->mdev->pdev->dev;
 225 }
 226
 227 static int map_direct_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr,
 228                          struct vhost_iotlb *iotlb)
 229 {
 230         struct vhost_iotlb_map *map;
 231         unsigned long lgcd = 0;
 232         int log_entity_size;
 233         unsigned long size;
 234         u64 start = 0;
 235         int err;
 236         struct page *pg;
 237         unsigned int nsg;
 238         int sglen;
 239         u64 pa;
 240         u64 paend;
 241         struct scatterlist *sg;
 242         struct device *dma = get_dma_device(mvdev);
 243
 244         for (map = vhost_iotlb_itree_first(iotlb, mr->start, mr->end - 1);
 245              map; map = vhost_iotlb_itree_next(map, start, mr->end - 1)) {
 246                 size = maplen(map, mr);
 247                 lgcd = gcd(lgcd, size);
 248                 start += size;
 249         }
 250         log_entity_size = ilog2(lgcd);
 251
 252         sglen = 1 << log_entity_size;
 253         nsg = MLX5_DIV_ROUND_UP_POW2(mr->end - mr->start, log_entity_size);
 254
 255         err = sg_alloc_table(&mr->sg_head, nsg, GFP_KERNEL);
 256         if (err)
 257                 return err;
 258
 259         sg = mr->sg_head.sgl;
 260         for (map = vhost_iotlb_itree_first(iotlb, mr->start, mr->end - 1);
 261              map; map = vhost_iotlb_itree_next(map, mr->start, mr->end - 1)) {
 262                 paend = map->addr + maplen(map, mr);
 263                 for (pa = map->addr; pa < paend; pa += sglen) {
 264                         pg = pfn_to_page(__phys_to_pfn(pa));
 265                         if (!sg) {
 266                                 mlx5_vdpa_warn(mvdev, "sg null. start 0x%llx, end 0x%llx\n",
 267                                                map->start, map->last + 1);
 268                                 err = -ENOMEM;
 269                                 goto err_map;
 270                         }
 271                         sg_set_page(sg, pg, sglen, 0);
 272                         sg = sg_next(sg);
 273                         if (!sg)
 274                                 goto done;
 275                 }
 276         }
 277 done:
 278         mr->log_size = log_entity_size;
 279         mr->nsg = nsg;
 280         mr->nent = dma_map_sg_attrs(dma, mr->sg_head.sgl, mr->nsg, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 281         if (!mr->nent) {
 282                 err = -ENOMEM;
 283                 goto err_map;
 284         }
 285
 286         err = create_direct_mr(mvdev, mr);
 287         if (err)
 288                 goto err_direct;
 289
 290         return 0;
 291
 292 err_direct:
 293         dma_unmap_sg_attrs(dma, mr->sg_head.sgl, mr->nsg, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 294 err_map:
 295         sg_free_table(&mr->sg_head);
 296         return err;
 297 }
 298
 299 static void unmap_direct_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct mlx5_vdpa_direct_mr *mr)
 300 {
 301         struct device *dma = get_dma_device(mvdev);
 302
 303         destroy_direct_mr(mvdev, mr);
 304         dma_unmap_sg_attrs(dma, mr->sg_head.sgl, mr->nsg, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
 305         sg_free_table(&mr->sg_head);
 306 }
 307
 308 static int add_direct_chain(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, u64 start, u64 size, u8 perm,
 309                             struct vhost_iotlb *iotlb)
 310 {
 311         struct mlx5_vdpa_mr *mr = &mvdev->mr;
 312         struct mlx5_vdpa_direct_mr *dmr;
 313         struct mlx5_vdpa_direct_mr *n;
 314         LIST_HEAD(tmp);
 315         u64 st;
 316         u64 sz;
 317         int err;
 318         int i = 0;
 319
 320         st = start;
 321         while (size) {
 322                 sz = (u32)min_t(u64, MAX_KLM_SIZE, size);
 323                 dmr = kzalloc(sizeof(*dmr), GFP_KERNEL);
 324                 if (!dmr) {
 325                         err = -ENOMEM;
 326                         goto err_alloc;
 327                 }
 328
 329                 dmr->start = st;
 330                 dmr->end = st + sz;
 331                 dmr->perm = perm;
 332                 err = map_direct_mr(mvdev, dmr, iotlb);
 333                 if (err) {
 334                         kfree(dmr);
 335                         goto err_alloc;
 336                 }
 337
 338                 list_add_tail(&dmr->list, &tmp);
 339                 size -= sz;
 340                 mr->num_directs++;
 341                 mr->num_klms++;
 342                 st += sz;
 343                 i++;
 344         }
 345         list_splice_tail(&tmp, &mr->head);
 346         return 0;
 347
 348 err_alloc:
 349         list_for_each_entry_safe(dmr, n, &mr->head, list) {
 350                 list_del_init(&dmr->list);
 351                 unmap_direct_mr(mvdev, dmr);
 352                 kfree(dmr);
 353         }
 354         return err;
 355 }
 356
 357 /* The iotlb pointer contains a list of maps. Go over the maps, possibly
 358  * merging mergeable maps, and create direct memory keys that provide the
 359  * device access to memory. The direct mkeys are then referred to by the
 360  * indirect memory key that provides access to the enitre address space given
 361  * by iotlb.
 362  */
 363 static int _mlx5_vdpa_create_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct vhost_iotlb *iotlb)
 364 {
 365         struct mlx5_vdpa_mr *mr = &mvdev->mr;
 366         struct mlx5_vdpa_direct_mr *dmr;
 367         struct mlx5_vdpa_direct_mr *n;
 368         struct vhost_iotlb_map *map;
 369         u32 pperm = U16_MAX;
 370         u64 last = U64_MAX;
 371         u64 ps = U64_MAX;
 372         u64 pe = U64_MAX;
 373         u64 start = 0;
 374         int err = 0;
 375         int nnuls;
 376
 377         if (mr->initialized)
 378                 return 0;
 379
 380         INIT_LIST_HEAD(&mr->head);
 381         for (map = vhost_iotlb_itree_first(iotlb, start, last); map;
 382              map = vhost_iotlb_itree_next(map, start, last)) {
 383                 start = map->start;
 384                 if (pe == map->start && pperm == map->perm) {
 385                         pe = map->last + 1;
 386                 } else {
 387                         if (ps != U64_MAX) {
 388                                 if (pe < map->start) {
 389                                         /* We have a hole in the map. Check how
 390                                          * many null keys are required to fill it.
 391                                          */
 392                                         nnuls = MLX5_DIV_ROUND_UP_POW2(map->start - pe,
 393                                                                        LOG_MAX_KLM_SIZE);
 394                                         mr->num_klms += nnuls;
 395                                 }
 396                                 err = add_direct_chain(mvdev, ps, pe - ps, pperm, iotlb);
 397                                 if (err)
 398                                         goto err_chain;
 399                         }
 400                         ps = map->start;
 401                         pe = map->last + 1;
 402                         pperm = map->perm;
 403                 }
 404         }
 405         err = add_direct_chain(mvdev, ps, pe - ps, pperm, iotlb);
 406         if (err)
 407                 goto err_chain;
 408
 409         /* Create the memory key that defines the guests's address space. This
 410          * memory key refers to the direct keys that contain the MTT
 411          * translations
 412          */
 413         err = create_indirect_key(mvdev, mr);
 414         if (err)
 415                 goto err_chain;
 416
 417         mr->initialized = true;
 418         return 0;
 419
 420 err_chain:
 421         list_for_each_entry_safe_reverse(dmr, n, &mr->head, list) {
 422                 list_del_init(&dmr->list);
 423                 unmap_direct_mr(mvdev, dmr);
 424                 kfree(dmr);
 425         }
 426         return err;
 427 }
 428
 429 int mlx5_vdpa_create_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct vhost_iotlb *iotlb)
 430 {
 431         struct mlx5_vdpa_mr *mr = &mvdev->mr;
 432         int err;
 433
 434         mutex_lock(&mr->mkey_mtx);
 435         err = _mlx5_vdpa_create_mr(mvdev, iotlb);
 436         mutex_unlock(&mr->mkey_mtx);
 437         return err;
 438 }
 439
 440 void mlx5_vdpa_destroy_mr(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev)
 441 {
 442         struct mlx5_vdpa_mr *mr = &mvdev->mr;
 443         struct mlx5_vdpa_direct_mr *dmr;
 444         struct mlx5_vdpa_direct_mr *n;
 445
 446         mutex_lock(&mr->mkey_mtx);
 447         if (!mr->initialized)
 448                 goto out;
 449
 450         destroy_indirect_key(mvdev, mr);
 451         list_for_each_entry_safe_reverse(dmr, n, &mr->head, list) {
 452                 list_del_init(&dmr->list);
 453                 unmap_direct_mr(mvdev, dmr);
 454                 kfree(dmr);
 455         }
 456         memset(mr, 0, sizeof(*mr));
 457         mr->initialized = false;
 458 out:
 459         mutex_unlock(&mr->mkey_mtx);
 460 }
 461
 462 static bool map_empty(struct vhost_iotlb *iotlb)
 463 {
 464         return !vhost_iotlb_itree_first(iotlb, 0, U64_MAX);
 465 }
 466
 467 int mlx5_vdpa_handle_set_map(struct mlx5_vdpa_dev *mvdev, struct vhost_iotlb *iotlb,
 468                              bool *change_map)
 469 {
 470         struct mlx5_vdpa_mr *mr = &mvdev->mr;
 471         int err = 0;
 472
 473         *change_map = false;
 474         if (map_empty(iotlb)) {
 475                 mlx5_vdpa_destroy_mr(mvdev);
 476                 return 0;
 477         }
 478         mutex_lock(&mr->mkey_mtx);
 479         if (mr->initialized) {
 480                 mlx5_vdpa_info(mvdev, "memory map update\n");
 481                 *change_map = true;
 482         }
 483         if (!*change_map)
 484                 err = _mlx5_vdpa_create_mr(mvdev, iotlb);
 485         mutex_unlock(&mr->mkey_mtx);
 486
 487         return err;
 488 }