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