arm64: mte: add in-kernel tag fault handler
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / dma-buf.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /*
3  * Header file for dma buffer sharing framework.
4  *
5  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
6  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
7  *
8  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
9  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
10  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
11  * refining of this idea.
12  */
13 #ifndef __DMA_BUF_H__
14 #define __DMA_BUF_H__
15
16 #include <linux/dma-buf-map.h>
17 #include <linux/file.h>
18 #include <linux/err.h>
19 #include <linux/scatterlist.h>
20 #include <linux/list.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/fs.h>
23 #include <linux/dma-fence.h>
24 #include <linux/wait.h>
25
26 struct device;
27 struct dma_buf;
28 struct dma_buf_attachment;
29
30 /**
31  * struct dma_buf_ops - operations possible on struct dma_buf
32  * @vmap: [optional] creates a virtual mapping for the buffer into kernel
33  *        address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
34  * @vunmap: [optional] unmaps a vmap from the buffer
35  */
36 struct dma_buf_ops {
37         /**
38           * @cache_sgt_mapping:
39           *
40           * If true the framework will cache the first mapping made for each
41           * attachment. This avoids creating mappings for attachments multiple
42           * times.
43           */
44         bool cache_sgt_mapping;
45
46         /**
47          * @attach:
48          *
49          * This is called from dma_buf_attach() to make sure that a given
50          * &dma_buf_attachment.dev can access the provided &dma_buf. Exporters
51          * which support buffer objects in special locations like VRAM or
52          * device-specific carveout areas should check whether the buffer could
53          * be move to system memory (or directly accessed by the provided
54          * device), and otherwise need to fail the attach operation.
55          *
56          * The exporter should also in general check whether the current
57          * allocation fullfills the DMA constraints of the new device. If this
58          * is not the case, and the allocation cannot be moved, it should also
59          * fail the attach operation.
60          *
61          * Any exporter-private housekeeping data can be stored in the
62          * &dma_buf_attachment.priv pointer.
63          *
64          * This callback is optional.
65          *
66          * Returns:
67          *
68          * 0 on success, negative error code on failure. It might return -EBUSY
69          * to signal that backing storage is already allocated and incompatible
70          * with the requirements of requesting device.
71          */
72         int (*attach)(struct dma_buf *, struct dma_buf_attachment *);
73
74         /**
75          * @detach:
76          *
77          * This is called by dma_buf_detach() to release a &dma_buf_attachment.
78          * Provided so that exporters can clean up any housekeeping for an
79          * &dma_buf_attachment.
80          *
81          * This callback is optional.
82          */
83         void (*detach)(struct dma_buf *, struct dma_buf_attachment *);
84
85         /**
86          * @pin:
87          *
88          * This is called by dma_buf_pin and lets the exporter know that the
89          * DMA-buf can't be moved any more.
90          *
91          * This is called with the dmabuf->resv object locked and is mutual
92          * exclusive with @cache_sgt_mapping.
93          *
94          * This callback is optional and should only be used in limited use
95          * cases like scanout and not for temporary pin operations.
96          *
97          * Returns:
98          *
99          * 0 on success, negative error code on failure.
100          */
101         int (*pin)(struct dma_buf_attachment *attach);
102
103         /**
104          * @unpin:
105          *
106          * This is called by dma_buf_unpin and lets the exporter know that the
107          * DMA-buf can be moved again.
108          *
109          * This is called with the dmabuf->resv object locked and is mutual
110          * exclusive with @cache_sgt_mapping.
111          *
112          * This callback is optional.
113          */
114         void (*unpin)(struct dma_buf_attachment *attach);
115
116         /**
117          * @map_dma_buf:
118          *
119          * This is called by dma_buf_map_attachment() and is used to map a
120          * shared &dma_buf into device address space, and it is mandatory. It
121          * can only be called if @attach has been called successfully.
122          *
123          * This call may sleep, e.g. when the backing storage first needs to be
124          * allocated, or moved to a location suitable for all currently attached
125          * devices.
126          *
127          * Note that any specific buffer attributes required for this function
128          * should get added to device_dma_parameters accessible via
129          * &device.dma_params from the &dma_buf_attachment. The @attach callback
130          * should also check these constraints.
131          *
132          * If this is being called for the first time, the exporter can now
133          * choose to scan through the list of attachments for this buffer,
134          * collate the requirements of the attached devices, and choose an
135          * appropriate backing storage for the buffer.
136          *
137          * Based on enum dma_data_direction, it might be possible to have
138          * multiple users accessing at the same time (for reading, maybe), or
139          * any other kind of sharing that the exporter might wish to make
140          * available to buffer-users.
141          *
142          * This is always called with the dmabuf->resv object locked when
143          * the dynamic_mapping flag is true.
144          *
145          * Returns:
146          *
147          * A &sg_table scatter list of or the backing storage of the DMA buffer,
148          * already mapped into the device address space of the &device attached
149          * with the provided &dma_buf_attachment. The addresses and lengths in
150          * the scatter list are PAGE_SIZE aligned.
151          *
152          * On failure, returns a negative error value wrapped into a pointer.
153          * May also return -EINTR when a signal was received while being
154          * blocked.
155          */
156         struct sg_table * (*map_dma_buf)(struct dma_buf_attachment *,
157                                          enum dma_data_direction);
158         /**
159          * @unmap_dma_buf:
160          *
161          * This is called by dma_buf_unmap_attachment() and should unmap and
162          * release the &sg_table allocated in @map_dma_buf, and it is mandatory.
163          * For static dma_buf handling this might also unpins the backing
164          * storage if this is the last mapping of the DMA buffer.
165          */
166         void (*unmap_dma_buf)(struct dma_buf_attachment *,
167                               struct sg_table *,
168                               enum dma_data_direction);
169
170         /* TODO: Add try_map_dma_buf version, to return immed with -EBUSY
171          * if the call would block.
172          */
173
174         /**
175          * @release:
176          *
177          * Called after the last dma_buf_put to release the &dma_buf, and
178          * mandatory.
179          */
180         void (*release)(struct dma_buf *);
181
182         /**
183          * @begin_cpu_access:
184          *
185          * This is called from dma_buf_begin_cpu_access() and allows the
186          * exporter to ensure that the memory is actually available for cpu
187          * access - the exporter might need to allocate or swap-in and pin the
188          * backing storage. The exporter also needs to ensure that cpu access is
189          * coherent for the access direction. The direction can be used by the
190          * exporter to optimize the cache flushing, i.e. access with a different
191          * direction (read instead of write) might return stale or even bogus
192          * data (e.g. when the exporter needs to copy the data to temporary
193          * storage).
194          *
195          * This callback is optional.
196          *
197          * FIXME: This is both called through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC command
198          * from userspace (where storage shouldn't be pinned to avoid handing
199          * de-factor mlock rights to userspace) and for the kernel-internal
200          * users of the various kmap interfaces, where the backing storage must
201          * be pinned to guarantee that the atomic kmap calls can succeed. Since
202          * there's no in-kernel users of the kmap interfaces yet this isn't a
203          * real problem.
204          *
205          * Returns:
206          *
207          * 0 on success or a negative error code on failure. This can for
208          * example fail when the backing storage can't be allocated. Can also
209          * return -ERESTARTSYS or -EINTR when the call has been interrupted and
210          * needs to be restarted.
211          */
212         int (*begin_cpu_access)(struct dma_buf *, enum dma_data_direction);
213
214         /**
215          * @end_cpu_access:
216          *
217          * This is called from dma_buf_end_cpu_access() when the importer is
218          * done accessing the CPU. The exporter can use this to flush caches and
219          * unpin any resources pinned in @begin_cpu_access.
220          * The result of any dma_buf kmap calls after end_cpu_access is
221          * undefined.
222          *
223          * This callback is optional.
224          *
225          * Returns:
226          *
227          * 0 on success or a negative error code on failure. Can return
228          * -ERESTARTSYS or -EINTR when the call has been interrupted and needs
229          * to be restarted.
230          */
231         int (*end_cpu_access)(struct dma_buf *, enum dma_data_direction);
232
233         /**
234          * @mmap:
235          *
236          * This callback is used by the dma_buf_mmap() function
237          *
238          * Note that the mapping needs to be incoherent, userspace is expected
239          * to braket CPU access using the DMA_BUF_IOCTL_SYNC interface.
240          *
241          * Because dma-buf buffers have invariant size over their lifetime, the
242          * dma-buf core checks whether a vma is too large and rejects such
243          * mappings. The exporter hence does not need to duplicate this check.
244          * Drivers do not need to check this themselves.
245          *
246          * If an exporter needs to manually flush caches and hence needs to fake
247          * coherency for mmap support, it needs to be able to zap all the ptes
248          * pointing at the backing storage. Now linux mm needs a struct
249          * address_space associated with the struct file stored in vma->vm_file
250          * to do that with the function unmap_mapping_range. But the dma_buf
251          * framework only backs every dma_buf fd with the anon_file struct file,
252          * i.e. all dma_bufs share the same file.
253          *
254          * Hence exporters need to setup their own file (and address_space)
255          * association by setting vma->vm_file and adjusting vma->vm_pgoff in
256          * the dma_buf mmap callback. In the specific case of a gem driver the
257          * exporter could use the shmem file already provided by gem (and set
258          * vm_pgoff = 0). Exporters can then zap ptes by unmapping the
259          * corresponding range of the struct address_space associated with their
260          * own file.
261          *
262          * This callback is optional.
263          *
264          * Returns:
265          *
266          * 0 on success or a negative error code on failure.
267          */
268         int (*mmap)(struct dma_buf *, struct vm_area_struct *vma);
269
270         int (*vmap)(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_map *map);
271         void (*vunmap)(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_map *map);
272 };
273
274 /**
275  * struct dma_buf - shared buffer object
276  * @size: size of the buffer; invariant over the lifetime of the buffer.
277  * @file: file pointer used for sharing buffers across, and for refcounting.
278  * @attachments: list of dma_buf_attachment that denotes all devices attached,
279  *               protected by dma_resv lock.
280  * @ops: dma_buf_ops associated with this buffer object.
281  * @lock: used internally to serialize list manipulation, attach/detach and
282  *        vmap/unmap
283  * @vmapping_counter: used internally to refcnt the vmaps
284  * @vmap_ptr: the current vmap ptr if vmapping_counter > 0
285  * @exp_name: name of the exporter; useful for debugging.
286  * @name: userspace-provided name; useful for accounting and debugging,
287  *        protected by @resv.
288  * @name_lock: spinlock to protect name access
289  * @owner: pointer to exporter module; used for refcounting when exporter is a
290  *         kernel module.
291  * @list_node: node for dma_buf accounting and debugging.
292  * @priv: exporter specific private data for this buffer object.
293  * @resv: reservation object linked to this dma-buf
294  * @poll: for userspace poll support
295  * @cb_excl: for userspace poll support
296  * @cb_shared: for userspace poll support
297  *
298  * This represents a shared buffer, created by calling dma_buf_export(). The
299  * userspace representation is a normal file descriptor, which can be created by
300  * calling dma_buf_fd().
301  *
302  * Shared dma buffers are reference counted using dma_buf_put() and
303  * get_dma_buf().
304  *
305  * Device DMA access is handled by the separate &struct dma_buf_attachment.
306  */
307 struct dma_buf {
308         size_t size;
309         struct file *file;
310         struct list_head attachments;
311         const struct dma_buf_ops *ops;
312         struct mutex lock;
313         unsigned vmapping_counter;
314         struct dma_buf_map vmap_ptr;
315         const char *exp_name;
316         const char *name;
317         spinlock_t name_lock;
318         struct module *owner;
319         struct list_head list_node;
320         void *priv;
321         struct dma_resv *resv;
322
323         /* poll support */
324         wait_queue_head_t poll;
325
326         struct dma_buf_poll_cb_t {
327                 struct dma_fence_cb cb;
328                 wait_queue_head_t *poll;
329
330                 __poll_t active;
331         } cb_excl, cb_shared;
332 };
333
334 /**
335  * struct dma_buf_attach_ops - importer operations for an attachment
336  *
337  * Attachment operations implemented by the importer.
338  */
339 struct dma_buf_attach_ops {
340         /**
341          * @allow_peer2peer:
342          *
343          * If this is set to true the importer must be able to handle peer
344          * resources without struct pages.
345          */
346         bool allow_peer2peer;
347
348         /**
349          * @move_notify: [optional] notification that the DMA-buf is moving
350          *
351          * If this callback is provided the framework can avoid pinning the
352          * backing store while mappings exists.
353          *
354          * This callback is called with the lock of the reservation object
355          * associated with the dma_buf held and the mapping function must be
356          * called with this lock held as well. This makes sure that no mapping
357          * is created concurrently with an ongoing move operation.
358          *
359          * Mappings stay valid and are not directly affected by this callback.
360          * But the DMA-buf can now be in a different physical location, so all
361          * mappings should be destroyed and re-created as soon as possible.
362          *
363          * New mappings can be created after this callback returns, and will
364          * point to the new location of the DMA-buf.
365          */
366         void (*move_notify)(struct dma_buf_attachment *attach);
367 };
368
369 /**
370  * struct dma_buf_attachment - holds device-buffer attachment data
371  * @dmabuf: buffer for this attachment.
372  * @dev: device attached to the buffer.
373  * @node: list of dma_buf_attachment, protected by dma_resv lock of the dmabuf.
374  * @sgt: cached mapping.
375  * @dir: direction of cached mapping.
376  * @peer2peer: true if the importer can handle peer resources without pages.
377  * @priv: exporter specific attachment data.
378  * @importer_ops: importer operations for this attachment, if provided
379  * dma_buf_map/unmap_attachment() must be called with the dma_resv lock held.
380  * @importer_priv: importer specific attachment data.
381  *
382  * This structure holds the attachment information between the dma_buf buffer
383  * and its user device(s). The list contains one attachment struct per device
384  * attached to the buffer.
385  *
386  * An attachment is created by calling dma_buf_attach(), and released again by
387  * calling dma_buf_detach(). The DMA mapping itself needed to initiate a
388  * transfer is created by dma_buf_map_attachment() and freed again by calling
389  * dma_buf_unmap_attachment().
390  */
391 struct dma_buf_attachment {
392         struct dma_buf *dmabuf;
393         struct device *dev;
394         struct list_head node;
395         struct sg_table *sgt;
396         enum dma_data_direction dir;
397         bool peer2peer;
398         const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops;
399         void *importer_priv;
400         void *priv;
401 };
402
403 /**
404  * struct dma_buf_export_info - holds information needed to export a dma_buf
405  * @exp_name:   name of the exporter - useful for debugging.
406  * @owner:      pointer to exporter module - used for refcounting kernel module
407  * @ops:        Attach allocator-defined dma buf ops to the new buffer
408  * @size:       Size of the buffer - invariant over the lifetime of the buffer
409  * @flags:      mode flags for the file
410  * @resv:       reservation-object, NULL to allocate default one
411  * @priv:       Attach private data of allocator to this buffer
412  *
413  * This structure holds the information required to export the buffer. Used
414  * with dma_buf_export() only.
415  */
416 struct dma_buf_export_info {
417         const char *exp_name;
418         struct module *owner;
419         const struct dma_buf_ops *ops;
420         size_t size;
421         int flags;
422         struct dma_resv *resv;
423         void *priv;
424 };
425
426 /**
427  * DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO - helper macro for exporters
428  * @name: export-info name
429  *
430  * DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro defines the &struct dma_buf_export_info,
431  * zeroes it out and pre-populates exp_name in it.
432  */
433 #define DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(name)        \
434         struct dma_buf_export_info name = { .exp_name = KBUILD_MODNAME, \
435                                          .owner = THIS_MODULE }
436
437 /**
438  * get_dma_buf - convenience wrapper for get_file.
439  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf
440  *
441  * Increments the reference count on the dma-buf, needed in case of drivers
442  * that either need to create additional references to the dmabuf on the
443  * kernel side.  For example, an exporter that needs to keep a dmabuf ptr
444  * so that subsequent exports don't create a new dmabuf.
445  */
446 static inline void get_dma_buf(struct dma_buf *dmabuf)
447 {
448         get_file(dmabuf->file);
449 }
450
451 /**
452  * dma_buf_is_dynamic - check if a DMA-buf uses dynamic mappings.
453  * @dmabuf: the DMA-buf to check
454  *
455  * Returns true if a DMA-buf exporter wants to be called with the dma_resv
456  * locked for the map/unmap callbacks, false if it doesn't wants to be called
457  * with the lock held.
458  */
459 static inline bool dma_buf_is_dynamic(struct dma_buf *dmabuf)
460 {
461         return !!dmabuf->ops->pin;
462 }
463
464 /**
465  * dma_buf_attachment_is_dynamic - check if a DMA-buf attachment uses dynamic
466  * mappinsg
467  * @attach: the DMA-buf attachment to check
468  *
469  * Returns true if a DMA-buf importer wants to call the map/unmap functions with
470  * the dma_resv lock held.
471  */
472 static inline bool
473 dma_buf_attachment_is_dynamic(struct dma_buf_attachment *attach)
474 {
475         return !!attach->importer_ops;
476 }
477
478 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
479                                           struct device *dev);
480 struct dma_buf_attachment *
481 dma_buf_dynamic_attach(struct dma_buf *dmabuf, struct device *dev,
482                        const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops,
483                        void *importer_priv);
484 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf,
485                     struct dma_buf_attachment *attach);
486 int dma_buf_pin(struct dma_buf_attachment *attach);
487 void dma_buf_unpin(struct dma_buf_attachment *attach);
488
489 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info);
490
491 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags);
492 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd);
493 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf);
494
495 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *,
496                                         enum dma_data_direction);
497 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *, struct sg_table *,
498                                 enum dma_data_direction);
499 void dma_buf_move_notify(struct dma_buf *dma_buf);
500 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dma_buf,
501                              enum dma_data_direction dir);
502 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dma_buf,
503                            enum dma_data_direction dir);
504
505 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *, struct vm_area_struct *,
506                  unsigned long);
507 int dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_map *map);
508 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_map *map);
509 #endif /* __DMA_BUF_H__ */