Merge tag 'drm-misc-next-fixes-2021-09-09' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm...
[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,
102                                              obj->sgt->orig_nents, 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         struct dma_buf_map map;
136         int ret;
137
138         if (obj->vaddr) {
139                 return obj->vaddr;
140         } else if (obj->gem.import_attach) {
141                 ret = dma_buf_vmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, &map);
142                 return ret ? NULL : map.vaddr;
143         } else {
144                 return vmap(obj->pages, obj->num_pages, VM_MAP,
145                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
146         }
147 }
148
149 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
150 {
151         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
152         struct dma_buf_map map = DMA_BUF_MAP_INIT_VADDR(addr);
153
154         if (obj->vaddr)
155                 return;
156         else if (obj->gem.import_attach)
157                 dma_buf_vunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, &map);
158         else
159                 vunmap(addr);
160 }
161
162 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
163 {
164         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
165
166         drm_gem_object_get(&obj->gem);
167
168         return bo;
169 }
170
171 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
172         .get = tegra_bo_get,
173         .put = tegra_bo_put,
174         .pin = tegra_bo_pin,
175         .unpin = tegra_bo_unpin,
176         .mmap = tegra_bo_mmap,
177         .munmap = tegra_bo_munmap,
178 };
179
180 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
181 {
182         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
183         int err;
184
185         if (bo->mm)
186                 return -EBUSY;
187
188         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
189         if (!bo->mm)
190                 return -ENOMEM;
191
192         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
193
194         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm,
195                                          bo->mm, bo->gem.size, PAGE_SIZE, 0, 0);
196         if (err < 0) {
197                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %d\n",
198                         err);
199                 goto unlock;
200         }
201
202         bo->iova = bo->mm->start;
203
204         bo->size = iommu_map_sgtable(tegra->domain, bo->iova, bo->sgt, prot);
205         if (!bo->size) {
206                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer\n");
207                 err = -ENOMEM;
208                 goto remove;
209         }
210
211         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
212
213         return 0;
214
215 remove:
216         drm_mm_remove_node(bo->mm);
217 unlock:
218         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
219         kfree(bo->mm);
220         return err;
221 }
222
223 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
224 {
225         if (!bo->mm)
226                 return 0;
227
228         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
229         iommu_unmap(tegra->domain, bo->iova, bo->size);
230         drm_mm_remove_node(bo->mm);
231         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
232
233         kfree(bo->mm);
234
235         return 0;
236 }
237
238 static const struct drm_gem_object_funcs tegra_gem_object_funcs = {
239         .free = tegra_bo_free_object,
240         .export = tegra_gem_prime_export,
241         .vm_ops = &tegra_bo_vm_ops,
242 };
243
244 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
245                                               size_t size)
246 {
247         struct tegra_bo *bo;
248         int err;
249
250         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
251         if (!bo)
252                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
253
254         bo->gem.funcs = &tegra_gem_object_funcs;
255
256         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
257         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
258
259         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
260         if (err < 0)
261                 goto free;
262
263         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
264         if (err < 0)
265                 goto release;
266
267         return bo;
268
269 release:
270         drm_gem_object_release(&bo->gem);
271 free:
272         kfree(bo);
273         return ERR_PTR(err);
274 }
275
276 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
277 {
278         if (bo->pages) {
279                 dma_unmap_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
280                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
281                 sg_free_table(bo->sgt);
282                 kfree(bo->sgt);
283         } else if (bo->vaddr) {
284                 dma_free_wc(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr, bo->iova);
285         }
286 }
287
288 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
289 {
290         int err;
291
292         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
293         if (IS_ERR(bo->pages))
294                 return PTR_ERR(bo->pages);
295
296         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
297
298         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->gem.dev, bo->pages, bo->num_pages);
299         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
300                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
301                 goto put_pages;
302         }
303
304         err = dma_map_sgtable(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE, 0);
305         if (err)
306                 goto free_sgt;
307
308         return 0;
309
310 free_sgt:
311         sg_free_table(bo->sgt);
312         kfree(bo->sgt);
313 put_pages:
314         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
315         return err;
316 }
317
318 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
319 {
320         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
321         int err;
322
323         if (tegra->domain) {
324                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
325                 if (err < 0)
326                         return err;
327
328                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
329                 if (err < 0) {
330                         tegra_bo_free(drm, bo);
331                         return err;
332                 }
333         } else {
334                 size_t size = bo->gem.size;
335
336                 bo->vaddr = dma_alloc_wc(drm->dev, size, &bo->iova,
337                                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
338                 if (!bo->vaddr) {
339                         dev_err(drm->dev,
340                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
341                                 size);
342                         return -ENOMEM;
343                 }
344         }
345
346         return 0;
347 }
348
349 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
350                                  unsigned long flags)
351 {
352         struct tegra_bo *bo;
353         int err;
354
355         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
356         if (IS_ERR(bo))
357                 return bo;
358
359         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
360         if (err < 0)
361                 goto release;
362
363         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
364                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
365
366         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
367                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
368
369         return bo;
370
371 release:
372         drm_gem_object_release(&bo->gem);
373         kfree(bo);
374         return ERR_PTR(err);
375 }
376
377 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
378                                              struct drm_device *drm,
379                                              size_t size,
380                                              unsigned long flags,
381                                              u32 *handle)
382 {
383         struct tegra_bo *bo;
384         int err;
385
386         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
387         if (IS_ERR(bo))
388                 return bo;
389
390         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
391         if (err) {
392                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
393                 return ERR_PTR(err);
394         }
395
396         drm_gem_object_put(&bo->gem);
397
398         return bo;
399 }
400
401 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
402                                         struct dma_buf *buf)
403 {
404         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
405         struct dma_buf_attachment *attach;
406         struct tegra_bo *bo;
407         int err;
408
409         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
410         if (IS_ERR(bo))
411                 return bo;
412
413         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
414         if (IS_ERR(attach)) {
415                 err = PTR_ERR(attach);
416                 goto free;
417         }
418
419         get_dma_buf(buf);
420
421         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
422         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
423                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
424                 goto detach;
425         }
426
427         if (tegra->domain) {
428                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
429                 if (err < 0)
430                         goto detach;
431         }
432
433         bo->gem.import_attach = attach;
434
435         return bo;
436
437 detach:
438         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
439                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
440
441         dma_buf_detach(buf, attach);
442         dma_buf_put(buf);
443 free:
444         drm_gem_object_release(&bo->gem);
445         kfree(bo);
446         return ERR_PTR(err);
447 }
448
449 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
450 {
451         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
452         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
453
454         if (tegra->domain)
455                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
456
457         if (gem->import_attach) {
458                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
459                                          DMA_TO_DEVICE);
460                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
461         } else {
462                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
463         }
464
465         drm_gem_object_release(gem);
466         kfree(bo);
467 }
468
469 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
470                          struct drm_mode_create_dumb *args)
471 {
472         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
473         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
474         struct tegra_bo *bo;
475
476         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
477         args->size = args->pitch * args->height;
478
479         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
480                                          &args->handle);
481         if (IS_ERR(bo))
482                 return PTR_ERR(bo);
483
484         return 0;
485 }
486
487 static vm_fault_t tegra_bo_fault(struct vm_fault *vmf)
488 {
489         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
490         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
491         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
492         struct page *page;
493         pgoff_t offset;
494
495         if (!bo->pages)
496                 return VM_FAULT_SIGBUS;
497
498         offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
499         page = bo->pages[offset];
500
501         return vmf_insert_page(vma, vmf->address, page);
502 }
503
504 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
505         .fault = tegra_bo_fault,
506         .open = drm_gem_vm_open,
507         .close = drm_gem_vm_close,
508 };
509
510 int __tegra_gem_mmap(struct drm_gem_object *gem, struct vm_area_struct *vma)
511 {
512         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
513
514         if (!bo->pages) {
515                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
516                 int err;
517
518                 /*
519                  * Clear the VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap(),
520                  * and set the vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM)
521                  * to 0 as we want to map the whole buffer.
522                  */
523                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
524                 vma->vm_pgoff = 0;
525
526                 err = dma_mmap_wc(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr, bo->iova,
527                                   gem->size);
528                 if (err < 0) {
529                         drm_gem_vm_close(vma);
530                         return err;
531                 }
532
533                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
534         } else {
535                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
536
537                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
538                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
539
540                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
541         }
542
543         return 0;
544 }
545
546 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
547 {
548         struct drm_gem_object *gem;
549         int err;
550
551         err = drm_gem_mmap(file, vma);
552         if (err < 0)
553                 return err;
554
555         gem = vma->vm_private_data;
556
557         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
558 }
559
560 static struct sg_table *
561 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
562                             enum dma_data_direction dir)
563 {
564         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
565         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
566         struct sg_table *sgt;
567
568         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
569         if (!sgt)
570                 return NULL;
571
572         if (bo->pages) {
573                 if (sg_alloc_table_from_pages(sgt, bo->pages, bo->num_pages,
574                                               0, gem->size, GFP_KERNEL) < 0)
575                         goto free;
576         } else {
577                 if (dma_get_sgtable(attach->dev, sgt, bo->vaddr, bo->iova,
578                                     gem->size) < 0)
579                         goto free;
580         }
581
582         if (dma_map_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0))
583                 goto free;
584
585         return sgt;
586
587 free:
588         sg_free_table(sgt);
589         kfree(sgt);
590         return NULL;
591 }
592
593 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
594                                           struct sg_table *sgt,
595                                           enum dma_data_direction dir)
596 {
597         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
598         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
599
600         if (bo->pages)
601                 dma_unmap_sgtable(attach->dev, sgt, dir, 0);
602
603         sg_free_table(sgt);
604         kfree(sgt);
605 }
606
607 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
608 {
609         drm_gem_dmabuf_release(buf);
610 }
611
612 static int tegra_gem_prime_begin_cpu_access(struct dma_buf *buf,
613                                             enum dma_data_direction direction)
614 {
615         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
616         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
617         struct drm_device *drm = gem->dev;
618
619         if (bo->pages)
620                 dma_sync_sgtable_for_cpu(drm->dev, bo->sgt, DMA_FROM_DEVICE);
621
622         return 0;
623 }
624
625 static int tegra_gem_prime_end_cpu_access(struct dma_buf *buf,
626                                           enum dma_data_direction direction)
627 {
628         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
629         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
630         struct drm_device *drm = gem->dev;
631
632         if (bo->pages)
633                 dma_sync_sgtable_for_device(drm->dev, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
634
635         return 0;
636 }
637
638 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
639 {
640         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
641         int err;
642
643         err = drm_gem_mmap_obj(gem, gem->size, vma);
644         if (err < 0)
645                 return err;
646
647         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
648 }
649
650 static int tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf, struct dma_buf_map *map)
651 {
652         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
653         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
654
655         dma_buf_map_set_vaddr(map, bo->vaddr);
656
657         return 0;
658 }
659
660 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, struct dma_buf_map *map)
661 {
662 }
663
664 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
665         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
666         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
667         .release = tegra_gem_prime_release,
668         .begin_cpu_access = tegra_gem_prime_begin_cpu_access,
669         .end_cpu_access = tegra_gem_prime_end_cpu_access,
670         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
671         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
672         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
673 };
674
675 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_gem_object *gem,
676                                        int flags)
677 {
678         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
679
680         exp_info.exp_name = KBUILD_MODNAME;
681         exp_info.owner = gem->dev->driver->fops->owner;
682         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
683         exp_info.size = gem->size;
684         exp_info.flags = flags;
685         exp_info.priv = gem;
686
687         return drm_gem_dmabuf_export(gem->dev, &exp_info);
688 }
689
690 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
691                                               struct dma_buf *buf)
692 {
693         struct tegra_bo *bo;
694
695         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
696                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
697
698                 if (gem->dev == drm) {
699                         drm_gem_object_get(gem);
700                         return gem;
701                 }
702         }
703
704         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
705         if (IS_ERR(bo))
706                 return ERR_CAST(bo);
707
708         return &bo->gem;
709 }
710
711 struct host1x_bo *tegra_gem_lookup(struct drm_file *file, u32 handle)
712 {
713         struct drm_gem_object *gem;
714         struct tegra_bo *bo;
715
716         gem = drm_gem_object_lookup(file, handle);
717         if (!gem)
718                 return NULL;
719
720         bo = to_tegra_bo(gem);
721         return &bo->base;
722 }