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/dma-map-ops.h>
  14 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/genalloc.h>
  18 #include <linux/memremap.h>
  19 #include <linux/percpu-refcount.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_buf.h>
  22 #include <linux/xarray.h>
  23
  24 struct pci_p2pdma {
  25         struct gen_pool *pool;
  26         bool p2pmem_published;
  27         struct xarray map_types;
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma_pagemap {
  31         struct pci_dev *provider;
  32         u64 bus_offset;
  33         struct dev_pagemap pgmap;
  34 };
  35
  36 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  37 {
  38         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  39 }
  40
  41 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  42                          char *buf)
  43 {
  44         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  45         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  46         size_t size = 0;
  47
  48         rcu_read_lock();
  49         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  50         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  51                 size = gen_pool_size(p2pdma->pool);
  52         rcu_read_unlock();
  53
  54         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", size);
  55 }
  56 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  57
  58 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  59                               char *buf)
  60 {
  61         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  62         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  63         size_t avail = 0;
  64
  65         rcu_read_lock();
  66         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  67         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  68                 avail = gen_pool_avail(p2pdma->pool);
  69         rcu_read_unlock();
  70
  71         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", avail);
  72 }
  73 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  74
  75 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  76                               char *buf)
  77 {
  78         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  79         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  80         bool published = false;
  81
  82         rcu_read_lock();
  83         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  84         if (p2pdma)
  85                 published = p2pdma->p2pmem_published;
  86         rcu_read_unlock();
  87
  88         return sysfs_emit(buf, "%d\n", published);
  89 }
  90 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  91
  92 static int p2pmem_alloc_mmap(struct file *filp, struct kobject *kobj,
  93                 struct bin_attribute *attr, struct vm_area_struct *vma)
  94 {
  95         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(kobj_to_dev(kobj));
  96         size_t len = vma->vm_end - vma->vm_start;
  97         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  98         struct percpu_ref *ref;
  99         unsigned long vaddr;
 100         void *kaddr;
 101         int ret;
 102
 103         /* prevent private mappings from being established */
 104         if ((vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) != VM_MAYSHARE) {
 105                 pci_info_ratelimited(pdev,
 106                                      "%s: fail, attempted private mapping\n",
 107                                      current->comm);
 108                 return -EINVAL;
 109         }
 110
 111         if (vma->vm_pgoff) {
 112                 pci_info_ratelimited(pdev,
 113                                      "%s: fail, attempted mapping with non-zero offset\n",
 114                                      current->comm);
 115                 return -EINVAL;
 116         }
 117
 118         rcu_read_lock();
 119         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 120         if (!p2pdma) {
 121                 ret = -ENODEV;
 122                 goto out;
 123         }
 124
 125         kaddr = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, len, (void **)&ref);
 126         if (!kaddr) {
 127                 ret = -ENOMEM;
 128                 goto out;
 129         }
 130
 131         /*
 132          * vm_insert_page() can sleep, so a reference is taken to mapping
 133          * such that rcu_read_unlock() can be done before inserting the
 134          * pages
 135          */
 136         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 137                 ret = -ENODEV;
 138                 goto out_free_mem;
 139         }
 140         rcu_read_unlock();
 141
 142         for (vaddr = vma->vm_start; vaddr < vma->vm_end; vaddr += PAGE_SIZE) {
 143                 ret = vm_insert_page(vma, vaddr, virt_to_page(kaddr));
 144                 if (ret) {
 145                         gen_pool_free(p2pdma->pool, (uintptr_t)kaddr, len);
 146                         return ret;
 147                 }
 148                 percpu_ref_get(ref);
 149                 put_page(virt_to_page(kaddr));
 150                 kaddr += PAGE_SIZE;
 151                 len -= PAGE_SIZE;
 152         }
 153
 154         percpu_ref_put(ref);
 155
 156         return 0;
 157 out_free_mem:
 158         gen_pool_free(p2pdma->pool, (uintptr_t)kaddr, len);
 159 out:
 160         rcu_read_unlock();
 161         return ret;
 162 }
 163
 164 static struct bin_attribute p2pmem_alloc_attr = {
 165         .attr = { .name = "allocate", .mode = 0660 },
 166         .mmap = p2pmem_alloc_mmap,
 167         /*
 168          * Some places where we want to call mmap (ie. python) will check
 169          * that the file size is greater than the mmap size before allowing
 170          * the mmap to continue. To work around this, just set the size
 171          * to be very large.
 172          */
 173         .size = SZ_1T,
 174 };
 175
 176 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
 177         &dev_attr_size.attr,
 178         &dev_attr_available.attr,
 179         &dev_attr_published.attr,
 180         NULL,
 181 };
 182
 183 static struct bin_attribute *p2pmem_bin_attrs[] = {
 184         &p2pmem_alloc_attr,
 185         NULL,
 186 };
 187
 188 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
 189         .attrs = p2pmem_attrs,
 190         .bin_attrs = p2pmem_bin_attrs,
 191         .name = "p2pmem",
 192 };
 193
 194 static void p2pdma_page_free(struct page *page)
 195 {
 196         struct pci_p2pdma_pagemap *pgmap = to_p2p_pgmap(page->pgmap);
 197         /* safe to dereference while a reference is held to the percpu ref */
 198         struct pci_p2pdma *p2pdma =
 199                 rcu_dereference_protected(pgmap->provider->p2pdma, 1);
 200         struct percpu_ref *ref;
 201
 202         gen_pool_free_owner(p2pdma->pool, (uintptr_t)page_to_virt(page),
 203                             PAGE_SIZE, (void **)&ref);
 204         percpu_ref_put(ref);
 205 }
 206
 207 static const struct dev_pagemap_ops p2pdma_pgmap_ops = {
 208         .page_free = p2pdma_page_free,
 209 };
 210
 211 static void pci_p2pdma_release(void *data)
 212 {
 213         struct pci_dev *pdev = data;
 214         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 215
 216         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 217         if (!p2pdma)
 218                 return;
 219
 220         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 221         pdev->p2pdma = NULL;
 222         synchronize_rcu();
 223
 224         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 225         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 226         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 227 }
 228
 229 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 230 {
 231         int error = -ENOMEM;
 232         struct pci_p2pdma *p2p;
 233
 234         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 235         if (!p2p)
 236                 return -ENOMEM;
 237
 238         xa_init(&p2p->map_types);
 239
 240         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 241         if (!p2p->pool)
 242                 goto out;
 243
 244         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 245         if (error)
 246                 goto out_pool_destroy;
 247
 248         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 249         if (error)
 250                 goto out_pool_destroy;
 251
 252         rcu_assign_pointer(pdev->p2pdma, p2p);
 253         return 0;
 254
 255 out_pool_destroy:
 256         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 257 out:
 258         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 259         return error;
 260 }
 261
 262 static void pci_p2pdma_unmap_mappings(void *data)
 263 {
 264         struct pci_dev *pdev = data;
 265
 266         /*
 267          * Removing the alloc attribute from sysfs will call
 268          * unmap_mapping_range() on the inode, teardown any existing userspace
 269          * mappings and prevent new ones from being created.
 270          */
 271         sysfs_remove_file_from_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_alloc_attr.attr,
 272                                      p2pmem_group.name);
 273 }
 274
 275 /**
 276  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 277  * @pdev: the device to add the memory to
 278  * @bar: PCI BAR to add
 279  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 280  * @offset: offset into the PCI BAR
 281  *
 282  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 283  * be used with any DMA request.
 284  */
 285 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 286                             u64 offset)
 287 {
 288         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 289         struct dev_pagemap *pgmap;
 290         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 291         void *addr;
 292         int error;
 293
 294         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 295                 return -EINVAL;
 296
 297         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 298                 return -EINVAL;
 299
 300         if (!size)
 301                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 302
 303         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 304                 return -EINVAL;
 305
 306         if (!pdev->p2pdma) {
 307                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 308                 if (error)
 309                         return error;
 310         }
 311
 312         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 313         if (!p2p_pgmap)
 314                 return -ENOMEM;
 315
 316         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 317         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 318         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 319         pgmap->nr_range = 1;
 320         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 321         pgmap->ops = &p2pdma_pgmap_ops;
 322
 323         p2p_pgmap->provider = pdev;
 324         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 325                 pci_resource_start(pdev, bar);
 326
 327         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 328         if (IS_ERR(addr)) {
 329                 error = PTR_ERR(addr);
 330                 goto pgmap_free;
 331         }
 332
 333         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_unmap_mappings,
 334                                          pdev);
 335         if (error)
 336                 goto pages_free;
 337
 338         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 339         error = gen_pool_add_owner(p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 340                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 341                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 342                         &pgmap->ref);
 343         if (error)
 344                 goto pages_free;
 345
 346         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 347                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 348
 349         return 0;
 350
 351 pages_free:
 352         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 353 pgmap_free:
 354         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 355         return error;
 356 }
 357 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 358
 359 /*
 360  * Note this function returns the parent PCI device with a
 361  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 362  * the reference.
 363  */
 364 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 365 {
 366         struct device *parent;
 367
 368         dev = get_device(dev);
 369
 370         while (dev) {
 371                 if (dev_is_pci(dev))
 372                         return to_pci_dev(dev);
 373
 374                 parent = get_device(dev->parent);
 375                 put_device(dev);
 376                 dev = parent;
 377         }
 378
 379         return NULL;
 380 }
 381
 382 /*
 383  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 384  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 385  * upstream, 0 otherwise.
 386  */
 387 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 388 {
 389         int pos;
 390         u16 ctrl;
 391
 392         pos = pdev->acs_cap;
 393         if (!pos)
 394                 return 0;
 395
 396         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 397
 398         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 399                 return 1;
 400
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 405 {
 406         if (!buf)
 407                 return;
 408
 409         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 410 }
 411
 412 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 413 {
 414 #ifdef CONFIG_X86
 415         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 416
 417         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 418         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 419                 return true;
 420 #endif
 421
 422         return false;
 423 }
 424
 425 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 426         unsigned short vendor;
 427         unsigned short device;
 428         enum {
 429                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 430         } flags;
 431 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 432         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 433         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 434         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 435         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 436         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 437         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 438         /* Intel Skylake-E */
 439         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 440         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 441         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 442         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 443         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 444         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x09a2, 0},
 445         {}
 446 };
 447
 448 /*
 449  * If the first device on host's root bus is either devfn 00.0 or a PCIe
 450  * Root Port, return it.  Otherwise return NULL.
 451  *
 452  * We often use a devfn 00.0 "host bridge" in the pci_p2pdma_whitelist[]
 453  * (though there is no PCI/PCIe requirement for such a device).  On some
 454  * platforms, e.g., Intel Skylake, there is no such host bridge device, and
 455  * pci_p2pdma_whitelist[] may contain a Root Port at any devfn.
 456  *
 457  * This function is similar to pci_get_slot(host->bus, 0), but it does
 458  * not take the pci_bus_sem lock since __host_bridge_whitelist() must not
 459  * sleep.
 460  *
 461  * For this to be safe, the caller should hold a reference to a device on the
 462  * bridge, which should ensure the host_bridge device will not be freed
 463  * or removed from the head of the devices list.
 464  */
 465 static struct pci_dev *pci_host_bridge_dev(struct pci_host_bridge *host)
 466 {
 467         struct pci_dev *root;
 468
 469         root = list_first_entry_or_null(&host->bus->devices,
 470                                         struct pci_dev, bus_list);
 471
 472         if (!root)
 473                 return NULL;
 474
 475         if (root->devfn == PCI_DEVFN(0, 0))
 476                 return root;
 477
 478         if (pci_pcie_type(root) == PCI_EXP_TYPE_ROOT_PORT)
 479                 return root;
 480
 481         return NULL;
 482 }
 483
 484 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 485                                     bool same_host_bridge, bool warn)
 486 {
 487         struct pci_dev *root = pci_host_bridge_dev(host);
 488         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 489         unsigned short vendor, device;
 490
 491         if (!root)
 492                 return false;
 493
 494         vendor = root->vendor;
 495         device = root->device;
 496
 497         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 498                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 499                         continue;
 500                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 501                         return false;
 502
 503                 return true;
 504         }
 505
 506         if (warn)
 507                 pci_warn(root, "Host bridge not in P2PDMA whitelist: %04x:%04x\n",
 508                          vendor, device);
 509
 510         return false;
 511 }
 512
 513 /*
 514  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 515  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 516  */
 517 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b,
 518                                   bool warn)
 519 {
 520         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 521         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 522
 523         if (host_a == host_b)
 524                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true, warn);
 525
 526         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false, warn) &&
 527             __host_bridge_whitelist(host_b, false, warn))
 528                 return true;
 529
 530         return false;
 531 }
 532
 533 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 534 {
 535         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) | pci_dev_id(client);
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Calculate the P2PDMA mapping type and distance between two PCI devices.
 540  *
 541  * If the two devices are the same PCI function, return
 542  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 0.
 543  *
 544  * If they are two functions of the same device, return
 545  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 2 (one hop up to the bridge,
 546  * then one hop back down to another function of the same device).
 547  *
 548  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch,
 549  * return a distance of 4. This corresponds to the following PCI tree:
 550  *
 551  *     -+  Root Port
 552  *      \+ Switch Upstream Port
 553  *       +-+ Switch Downstream Port 0
 554  *       + \- Device A
 555  *       \-+ Switch Downstream Port 1
 556  *         \- Device B
 557  *
 558  * The distance is 4 because we traverse from Device A to Downstream Port 0
 559  * to the common Switch Upstream Port, back down to Downstream Port 1 and
 560  * then to Device B. The mapping type returned depends on the ACS
 561  * redirection setting of the ports along the path.
 562  *
 563  * If ACS redirect is set on any port in the path, traffic between the
 564  * devices will go through the host bridge, so return
 565  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE; otherwise return
 566  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
 567  *
 568  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 569  * will consult a whitelist. If the host bridge is in the whitelist, return
 570  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE with the distance set to the number of
 571  * ports per above. If the device is not in the whitelist, return
 572  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 573  */
 574 static enum pci_p2pdma_map_type
 575 calc_map_type_and_dist(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 576                 int *dist, bool verbose)
 577 {
 578         enum pci_p2pdma_map_type map_type = PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 579         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 580         bool acs_redirects = false;
 581         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 582         struct seq_buf acs_list;
 583         int acs_cnt = 0;
 584         int dist_a = 0;
 585         int dist_b = 0;
 586         char buf[128];
 587
 588         seq_buf_init(&acs_list, buf, sizeof(buf));
 589
 590         /*
 591          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 592          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 593          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 594          */
 595         while (a) {
 596                 dist_b = 0;
 597
 598                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 599                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, a);
 600                         acs_cnt++;
 601                 }
 602
 603                 bb = b;
 604
 605                 while (bb) {
 606                         if (a == bb)
 607                                 goto check_b_path_acs;
 608
 609                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 610                         dist_b++;
 611                 }
 612
 613                 a = pci_upstream_bridge(a);
 614                 dist_a++;
 615         }
 616
 617         *dist = dist_a + dist_b;
 618         goto map_through_host_bridge;
 619
 620 check_b_path_acs:
 621         bb = b;
 622
 623         while (bb) {
 624                 if (a == bb)
 625                         break;
 626
 627                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 628                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, bb);
 629                         acs_cnt++;
 630                 }
 631
 632                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 633         }
 634
 635         *dist = dist_a + dist_b;
 636
 637         if (!acs_cnt) {
 638                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 639                 goto done;
 640         }
 641
 642         if (verbose) {
 643                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0; /* drop final semicolon */
 644                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 645                          pci_name(provider));
 646                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 647                          acs_list.buffer);
 648         }
 649         acs_redirects = true;
 650
 651 map_through_host_bridge:
 652         if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 653             !host_bridge_whitelist(provider, client, acs_redirects)) {
 654                 if (verbose)
 655                         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",
 656                                  pci_name(provider));
 657                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 658         }
 659 done:
 660         rcu_read_lock();
 661         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 662         if (p2pdma)
 663                 xa_store(&p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 664                          xa_mk_value(map_type), GFP_ATOMIC);
 665         rcu_read_unlock();
 666         return map_type;
 667 }
 668
 669 /**
 670  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 671  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 672  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 673  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 674  * @num_clients: number of clients in the array
 675  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 676  *
 677  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 678  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 679  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 680  * choice).
 681  *
 682  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 683  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 684  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 685  */
 686 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 687                              int num_clients, bool verbose)
 688 {
 689         enum pci_p2pdma_map_type map;
 690         bool not_supported = false;
 691         struct pci_dev *pci_client;
 692         int total_dist = 0;
 693         int i, distance;
 694
 695         if (num_clients == 0)
 696                 return -1;
 697
 698         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 699                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 700                 if (!pci_client) {
 701                         if (verbose)
 702                                 dev_warn(clients[i],
 703                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 704                         return -1;
 705                 }
 706
 707                 map = calc_map_type_and_dist(provider, pci_client, &distance,
 708                                              verbose);
 709
 710                 pci_dev_put(pci_client);
 711
 712                 if (map == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 713                         not_supported = true;
 714
 715                 if (not_supported && !verbose)
 716                         break;
 717
 718                 total_dist += distance;
 719         }
 720
 721         if (not_supported)
 722                 return -1;
 723
 724         return total_dist;
 725 }
 726 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 727
 728 /**
 729  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 730  * @pdev: PCI device to check
 731  */
 732 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 733 {
 734         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 735         bool res;
 736
 737         rcu_read_lock();
 738         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 739         res = p2pdma && p2pdma->p2pmem_published;
 740         rcu_read_unlock();
 741
 742         return res;
 743 }
 744 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 745
 746 /**
 747  * pci_p2pmem_find_many - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 748  *      the specified list of clients and shortest distance
 749  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 750  * @num_clients: number of client devices in the list
 751  *
 752  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 753  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 754  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 755  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 756  * distance away, one will be chosen at random.
 757  *
 758  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 759  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 760  * found provider will also be assigned to the client list.
 761  */
 762 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 763 {
 764         struct pci_dev *pdev = NULL;
 765         int distance;
 766         int closest_distance = INT_MAX;
 767         struct pci_dev **closest_pdevs;
 768         int dev_cnt = 0;
 769         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 770         int i;
 771
 772         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 773         if (!closest_pdevs)
 774                 return NULL;
 775
 776         for_each_pci_dev(pdev) {
 777                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 778                         continue;
 779
 780                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 781                                                     num_clients, false);
 782                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 783                         continue;
 784
 785                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 786                         continue;
 787
 788                 if (distance < closest_distance) {
 789                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 790                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 791
 792                         dev_cnt = 0;
 793                         closest_distance = distance;
 794                 }
 795
 796                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 797         }
 798
 799         if (dev_cnt)
 800                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[get_random_u32_below(dev_cnt)]);
 801
 802         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 803                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 804
 805         kfree(closest_pdevs);
 806         return pdev;
 807 }
 808 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 809
 810 /**
 811  * pci_alloc_p2pmem - allocate peer-to-peer DMA memory
 812  * @pdev: the device to allocate memory from
 813  * @size: number of bytes to allocate
 814  *
 815  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 816  */
 817 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 818 {
 819         void *ret = NULL;
 820         struct percpu_ref *ref;
 821         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 822
 823         /*
 824          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 825          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 826          * read-lock.
 827          */
 828         rcu_read_lock();
 829         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 830         if (unlikely(!p2pdma))
 831                 goto out;
 832
 833         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, size, (void **) &ref);
 834         if (!ret)
 835                 goto out;
 836
 837         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 838                 gen_pool_free(p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 839                 ret = NULL;
 840         }
 841 out:
 842         rcu_read_unlock();
 843         return ret;
 844 }
 845 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 846
 847 /**
 848  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 849  * @pdev: the device the memory was allocated from
 850  * @addr: address of the memory that was allocated
 851  * @size: number of bytes that were allocated
 852  */
 853 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 854 {
 855         struct percpu_ref *ref;
 856         struct pci_p2pdma *p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 857
 858         gen_pool_free_owner(p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 859                         (void **) &ref);
 860         percpu_ref_put(ref);
 861 }
 862 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 863
 864 /**
 865  * pci_p2pmem_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 866  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 867  * @pdev: the device the memory was allocated from
 868  * @addr: address of the memory that was allocated
 869  */
 870 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 871 {
 872         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 873
 874         if (!addr)
 875                 return 0;
 876
 877         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 878         if (!p2pdma)
 879                 return 0;
 880
 881         /*
 882          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 883          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 884          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 885          */
 886         return gen_pool_virt_to_phys(p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 887 }
 888 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 889
 890 /**
 891  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 892  * @pdev: the device to allocate memory from
 893  * @nents: the number of SG entries in the list
 894  * @length: number of bytes to allocate
 895  *
 896  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 897  */
 898 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 899                                          unsigned int *nents, u32 length)
 900 {
 901         struct scatterlist *sg;
 902         void *addr;
 903
 904         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 905         if (!sg)
 906                 return NULL;
 907
 908         sg_init_table(sg, 1);
 909
 910         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 911         if (!addr)
 912                 goto out_free_sg;
 913
 914         sg_set_buf(sg, addr, length);
 915         *nents = 1;
 916         return sg;
 917
 918 out_free_sg:
 919         kfree(sg);
 920         return NULL;
 921 }
 922 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 923
 924 /**
 925  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 926  * @pdev: the device to allocate memory from
 927  * @sgl: the allocated scatterlist
 928  */
 929 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 930 {
 931         struct scatterlist *sg;
 932         int count;
 933
 934         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 935                 if (!sg)
 936                         break;
 937
 938                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 939         }
 940         kfree(sgl);
 941 }
 942 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 943
 944 /**
 945  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 946  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 947  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 948  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 949  *
 950  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 951  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 952  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 953  * memory.
 954  */
 955 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 956 {
 957         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 958
 959         rcu_read_lock();
 960         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 961         if (p2pdma)
 962                 p2pdma->p2pmem_published = publish;
 963         rcu_read_unlock();
 964 }
 965 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 966
 967 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct dev_pagemap *pgmap,
 968                                                     struct device *dev)
 969 {
 970         enum pci_p2pdma_map_type type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 971         struct pci_dev *provider = to_p2p_pgmap(pgmap)->provider;
 972         struct pci_dev *client;
 973         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 974         int dist;
 975
 976         if (!provider->p2pdma)
 977                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 978
 979         if (!dev_is_pci(dev))
 980                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 981
 982         client = to_pci_dev(dev);
 983
 984         rcu_read_lock();
 985         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 986
 987         if (p2pdma)
 988                 type = xa_to_value(xa_load(&p2pdma->map_types,
 989                                            map_types_idx(client)));
 990         rcu_read_unlock();
 991
 992         if (type == PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN)
 993                 return calc_map_type_and_dist(provider, client, &dist, true);
 994
 995         return type;
 996 }
 997
 998 /**
 999  * pci_p2pdma_map_segment - map an sg segment determining the mapping type
1000  * @state: State structure that should be declared outside of the for_each_sg()
1001  *      loop and initialized to zero.
1002  * @dev: DMA device that's doing the mapping operation
1003  * @sg: scatterlist segment to map
1004  *
1005  * This is a helper to be used by non-IOMMU dma_map_sg() implementations where
1006  * the sg segment is the same for the page_link and the dma_address.
1007  *
1008  * Attempt to map a single segment in an SGL with the PCI bus address.
1009  * The segment must point to a PCI P2PDMA page and thus must be
1010  * wrapped in a is_pci_p2pdma_page(sg_page(sg)) check.
1011  *
1012  * Returns the type of mapping used and maps the page if the type is
1013  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
1014  */
1015 enum pci_p2pdma_map_type
1016 pci_p2pdma_map_segment(struct pci_p2pdma_map_state *state, struct device *dev,
1017                        struct scatterlist *sg)
1018 {
1019         if (state->pgmap != sg_page(sg)->pgmap) {
1020                 state->pgmap = sg_page(sg)->pgmap;
1021                 state->map = pci_p2pdma_map_type(state->pgmap, dev);
1022                 state->bus_off = to_p2p_pgmap(state->pgmap)->bus_offset;
1023         }
1024
1025         if (state->map == PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR) {
1026                 sg->dma_address = sg_phys(sg) + state->bus_off;
1027                 sg_dma_len(sg) = sg->length;
1028                 sg_dma_mark_bus_address(sg);
1029         }
1030
1031         return state->map;
1032 }
1033
1034 /**
1035  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
1036  *              to enable p2pdma
1037  * @page: contents of the value to be stored
1038  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
1039  *              (if one was specified in the stored value)
1040  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
1041  *
1042  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
1043  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
1044  * name) or a boolean (in any format kstrtobool() accepts). A false
1045  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
1046  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
1047  * expects the caller to use the specific provider.
1048  *
1049  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
1050  * the attribute.
1051  *
1052  * Returns 0 on success
1053  */
1054 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
1055                             bool *use_p2pdma)
1056 {
1057         struct device *dev;
1058
1059         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
1060         if (dev) {
1061                 *use_p2pdma = true;
1062                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
1063
1064                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
1065                         pci_err(*p2p_dev,
1066                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
1067                                 page);
1068                         pci_dev_put(*p2p_dev);
1069                         return -ENODEV;
1070                 }
1071
1072                 return 0;
1073         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
1074                 /*
1075                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
1076                  * like "0000:01:00.1", we don't want kstrtobool to think
1077                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
1078                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
1079                  */
1080         } else if (!kstrtobool(page, use_p2pdma)) {
1081                 return 0;
1082         }
1083
1084         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
1085         return -ENODEV;
1086 }
1087 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
1088
1089 /**
1090  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
1091  *              whether p2pdma is enabled
1092  * @page: contents of the stored value
1093  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
1094  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
1095  *
1096  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
1097  * to show the value of the attribute.
1098  *
1099  * Returns 0 on success
1100  */
1101 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
1102                                bool use_p2pdma)
1103 {
1104         if (!use_p2pdma)
1105                 return sprintf(page, "0\n");
1106
1107         if (!p2p_dev)
1108                 return sprintf(page, "1\n");
1109
1110         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);