kernel/drivers/gpu/drm/tegra/gem.c

   1 /*
   2  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
   5  * Copyright (C) 2013 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
   6  *
   7  * Based on the GEM/CMA helpers
   8  *
   9  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  13  * published by the Free Software Foundation.
  14  */
  15
  16 #include <linux/dma-buf.h>
  17 #include <linux/iommu.h>
  18 #include <drm/tegra_drm.h>
  19
  20 #include "drm.h"
  21 #include "gem.h"
  22
  23 static inline struct tegra_bo *host1x_to_tegra_bo(struct host1x_bo *bo)
  24 {
  25         return container_of(bo, struct tegra_bo, base);
  26 }
  27
  28 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
  29 {
  30         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  31         struct drm_device *drm = obj->gem.dev;
  32
  33         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
  34         drm_gem_object_unreference(&obj->gem);
  35         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
  36 }
  37
  38 static dma_addr_t tegra_bo_pin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table **sgt)
  39 {
  40         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  41
  42         return obj->paddr;
  43 }
  44
  45 static void tegra_bo_unpin(struct host1x_bo *bo, struct sg_table *sgt)
  46 {
  47 }
  48
  49 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
  50 {
  51         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  52
  53         return obj->vaddr;
  54 }
  55
  56 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
  57 {
  58 }
  59
  60 static void *tegra_bo_kmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page)
  61 {
  62         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  63
  64         return obj->vaddr + page * PAGE_SIZE;
  65 }
  66
  67 static void tegra_bo_kunmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page,
  68                             void *addr)
  69 {
  70 }
  71
  72 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
  73 {
  74         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  75         struct drm_device *drm = obj->gem.dev;
  76
  77         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
  78         drm_gem_object_reference(&obj->gem);
  79         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
  80
  81         return bo;
  82 }
  83
  84 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
  85         .get = tegra_bo_get,
  86         .put = tegra_bo_put,
  87         .pin = tegra_bo_pin,
  88         .unpin = tegra_bo_unpin,
  89         .mmap = tegra_bo_mmap,
  90         .munmap = tegra_bo_munmap,
  91         .kmap = tegra_bo_kmap,
  92         .kunmap = tegra_bo_kunmap,
  93 };
  94
  95 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
  96 {
  97         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  98         ssize_t err;
  99
 100         if (bo->mm)
 101                 return -EBUSY;
 102
 103         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 104         if (!bo->mm)
 105                 return -ENOMEM;
 106
 107         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm, bo->mm, bo->gem.size,
 108                                          PAGE_SIZE, 0, 0, 0);
 109         if (err < 0) {
 110                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %zd\n",
 111                         err);
 112                 goto free;
 113         }
 114
 115         bo->paddr = bo->mm->start;
 116
 117         err = iommu_map_sg(tegra->domain, bo->paddr, bo->sgt->sgl,
 118                            bo->sgt->nents, prot);
 119         if (err < 0) {
 120                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer: %zd\n", err);
 121                 goto remove;
 122         }
 123
 124         bo->size = err;
 125
 126         return 0;
 127
 128 remove:
 129         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 130 free:
 131         kfree(bo->mm);
 132         return err;
 133 }
 134
 135 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 136 {
 137         if (!bo->mm)
 138                 return 0;
 139
 140         iommu_unmap(tegra->domain, bo->paddr, bo->size);
 141         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 142         kfree(bo->mm);
 143
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 148                                               size_t size)
 149 {
 150         struct tegra_bo *bo;
 151         int err;
 152
 153         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 154         if (!bo)
 155                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 156
 157         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 158         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 159
 160         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 161         if (err < 0)
 162                 goto free;
 163
 164         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 165         if (err < 0)
 166                 goto release;
 167
 168         return bo;
 169
 170 release:
 171         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 172 free:
 173         kfree(bo);
 174         return ERR_PTR(err);
 175 }
 176
 177 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 178 {
 179         if (bo->pages) {
 180                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 181                 sg_free_table(bo->sgt);
 182                 kfree(bo->sgt);
 183         } else if (bo->vaddr) {
 184                 dma_free_writecombine(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr,
 185                                       bo->paddr);
 186         }
 187 }
 188
 189 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 190 {
 191         struct scatterlist *s;
 192         struct sg_table *sgt;
 193         unsigned int i;
 194
 195         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 196         if (IS_ERR(bo->pages))
 197                 return PTR_ERR(bo->pages);
 198
 199         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
 200
 201         sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->pages, bo->num_pages);
 202         if (IS_ERR(sgt))
 203                 goto put_pages;
 204
 205         /*
 206          * Fake up the SG table so that dma_map_sg() can be used to flush the
 207          * pages associated with it. Note that this relies on the fact that
 208          * the DMA API doesn't hook into IOMMU on Tegra, therefore mapping is
 209          * only cache maintenance.
 210          *
 211          * TODO: Replace this by drm_clflash_sg() once it can be implemented
 212          * without relying on symbols that are not exported.
 213          */
 214         for_each_sg(sgt->sgl, s, sgt->nents, i)
 215                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 216
 217         if (dma_map_sg(drm->dev, sgt->sgl, sgt->nents, DMA_TO_DEVICE) == 0)
 218                 goto release_sgt;
 219
 220         bo->sgt = sgt;
 221
 222         return 0;
 223
 224 release_sgt:
 225         sg_free_table(sgt);
 226         kfree(sgt);
 227         sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
 228 put_pages:
 229         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 230         return PTR_ERR(sgt);
 231 }
 232
 233 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 234 {
 235         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 236         int err;
 237
 238         if (tegra->domain) {
 239                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
 240                 if (err < 0)
 241                         return err;
 242
 243                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 244                 if (err < 0) {
 245                         tegra_bo_free(drm, bo);
 246                         return err;
 247                 }
 248         } else {
 249                 size_t size = bo->gem.size;
 250
 251                 bo->vaddr = dma_alloc_writecombine(drm->dev, size, &bo->paddr,
 252                                                    GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 253                 if (!bo->vaddr) {
 254                         dev_err(drm->dev,
 255                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 256                                 size);
 257                         return -ENOMEM;
 258                 }
 259         }
 260
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 265                                  unsigned long flags)
 266 {
 267         struct tegra_bo *bo;
 268         int err;
 269
 270         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 271         if (IS_ERR(bo))
 272                 return bo;
 273
 274         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
 275         if (err < 0)
 276                 goto release;
 277
 278         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 279                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 280
 281         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 282                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 283
 284         return bo;
 285
 286 release:
 287         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 288         kfree(bo);
 289         return ERR_PTR(err);
 290 }
 291
 292 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 293                                              struct drm_device *drm,
 294                                              size_t size,
 295                                              unsigned long flags,
 296                                              u32 *handle)
 297 {
 298         struct tegra_bo *bo;
 299         int err;
 300
 301         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 302         if (IS_ERR(bo))
 303                 return bo;
 304
 305         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 306         if (err) {
 307                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 308                 return ERR_PTR(err);
 309         }
 310
 311         drm_gem_object_unreference_unlocked(&bo->gem);
 312
 313         return bo;
 314 }
 315
 316 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 317                                         struct dma_buf *buf)
 318 {
 319         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 320         struct dma_buf_attachment *attach;
 321         struct tegra_bo *bo;
 322         int err;
 323
 324         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 325         if (IS_ERR(bo))
 326                 return bo;
 327
 328         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 329         if (IS_ERR(attach)) {
 330                 err = PTR_ERR(attach);
 331                 goto free;
 332         }
 333
 334         get_dma_buf(buf);
 335
 336         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 337         if (!bo->sgt) {
 338                 err = -ENOMEM;
 339                 goto detach;
 340         }
 341
 342         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 343                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 344                 goto detach;
 345         }
 346
 347         if (tegra->domain) {
 348                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 349                 if (err < 0)
 350                         goto detach;
 351         } else {
 352                 if (bo->sgt->nents > 1) {
 353                         err = -EINVAL;
 354                         goto detach;
 355                 }
 356
 357                 bo->paddr = sg_dma_address(bo->sgt->sgl);
 358         }
 359
 360         bo->gem.import_attach = attach;
 361
 362         return bo;
 363
 364 detach:
 365         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 366                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 367
 368         dma_buf_detach(buf, attach);
 369         dma_buf_put(buf);
 370 free:
 371         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 372         kfree(bo);
 373         return ERR_PTR(err);
 374 }
 375
 376 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 377 {
 378         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 379         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 380
 381         if (tegra->domain)
 382                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 383
 384         if (gem->import_attach) {
 385                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 386                                          DMA_TO_DEVICE);
 387                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 388         } else {
 389                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 390         }
 391
 392         drm_gem_object_release(gem);
 393         kfree(bo);
 394 }
 395
 396 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 397                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 398 {
 399         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 400         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 401         struct tegra_bo *bo;
 402
 403         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 404         args->size = args->pitch * args->height;
 405
 406         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 407                                          &args->handle);
 408         if (IS_ERR(bo))
 409                 return PTR_ERR(bo);
 410
 411         return 0;
 412 }
 413
 414 int tegra_bo_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 415                              u32 handle, u64 *offset)
 416 {
 417         struct drm_gem_object *gem;
 418         struct tegra_bo *bo;
 419
 420         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
 421
 422         gem = drm_gem_object_lookup(drm, file, handle);
 423         if (!gem) {
 424                 dev_err(drm->dev, "failed to lookup GEM object\n");
 425                 mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 426                 return -EINVAL;
 427         }
 428
 429         bo = to_tegra_bo(gem);
 430
 431         *offset = drm_vma_node_offset_addr(&bo->gem.vma_node);
 432
 433         drm_gem_object_unreference(gem);
 434
 435         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 436
 437         return 0;
 438 }
 439
 440 static int tegra_bo_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
 441 {
 442         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 443         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 444         struct page *page;
 445         pgoff_t offset;
 446         int err;
 447
 448         if (!bo->pages)
 449                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 450
 451         offset = ((unsigned long)vmf->virtual_address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 452         page = bo->pages[offset];
 453
 454         err = vm_insert_page(vma, (unsigned long)vmf->virtual_address, page);
 455         switch (err) {
 456         case -EAGAIN:
 457         case 0:
 458         case -ERESTARTSYS:
 459         case -EINTR:
 460         case -EBUSY:
 461                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 462
 463         case -ENOMEM:
 464                 return VM_FAULT_OOM;
 465         }
 466
 467         return VM_FAULT_SIGBUS;
 468 }
 469
 470 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 471         .fault = tegra_bo_fault,
 472         .open = drm_gem_vm_open,
 473         .close = drm_gem_vm_close,
 474 };
 475
 476 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 477 {
 478         struct drm_gem_object *gem;
 479         struct tegra_bo *bo;
 480         int ret;
 481
 482         ret = drm_gem_mmap(file, vma);
 483         if (ret)
 484                 return ret;
 485
 486         gem = vma->vm_private_data;
 487         bo = to_tegra_bo(gem);
 488
 489         if (!bo->pages) {
 490                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 491
 492                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 493                 vma->vm_pgoff = 0;
 494
 495                 ret = dma_mmap_writecombine(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr,
 496                                             bo->paddr, gem->size);
 497                 if (ret) {
 498                         drm_gem_vm_close(vma);
 499                         return ret;
 500                 }
 501
 502                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 503         } else {
 504                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 505
 506                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 507                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 508
 509                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 510         }
 511
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 static struct sg_table *
 516 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 517                             enum dma_data_direction dir)
 518 {
 519         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 520         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 521         struct sg_table *sgt;
 522
 523         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 524         if (!sgt)
 525                 return NULL;
 526
 527         if (bo->pages) {
 528                 struct scatterlist *sg;
 529                 unsigned int i;
 530
 531                 if (sg_alloc_table(sgt, bo->num_pages, GFP_KERNEL))
 532                         goto free;
 533
 534                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, bo->num_pages, i)
 535                         sg_set_page(sg, bo->pages[i], PAGE_SIZE, 0);
 536
 537                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 538                         goto free;
 539         } else {
 540                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 541                         goto free;
 542
 543                 sg_dma_address(sgt->sgl) = bo->paddr;
 544                 sg_dma_len(sgt->sgl) = gem->size;
 545         }
 546
 547         return sgt;
 548
 549 free:
 550         sg_free_table(sgt);
 551         kfree(sgt);
 552         return NULL;
 553 }
 554
 555 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 556                                           struct sg_table *sgt,
 557                                           enum dma_data_direction dir)
 558 {
 559         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 560         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 561
 562         if (bo->pages)
 563                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 564
 565         sg_free_table(sgt);
 566         kfree(sgt);
 567 }
 568
 569 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 570 {
 571         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 572 }
 573
 574 static void *tegra_gem_prime_kmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 575                                          unsigned long page)
 576 {
 577         return NULL;
 578 }
 579
 580 static void tegra_gem_prime_kunmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 581                                           unsigned long page,
 582                                           void *addr)
 583 {
 584 }
 585
 586 static void *tegra_gem_prime_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page)
 587 {
 588         return NULL;
 589 }
 590
 591 static void tegra_gem_prime_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page,
 592                                    void *addr)
 593 {
 594 }
 595
 596 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 597 {
 598         return -EINVAL;
 599 }
 600
 601 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 602 {
 603         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 604         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 605
 606         return bo->vaddr;
 607 }
 608
 609 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 610 {
 611 }
 612
 613 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 614         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 615         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 616         .release = tegra_gem_prime_release,
 617         .kmap_atomic = tegra_gem_prime_kmap_atomic,
 618         .kunmap_atomic = tegra_gem_prime_kunmap_atomic,
 619         .kmap = tegra_gem_prime_kmap,
 620         .kunmap = tegra_gem_prime_kunmap,
 621         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 622         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 623         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 624 };
 625
 626 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_device *drm,
 627                                        struct drm_gem_object *gem,
 628                                        int flags)
 629 {
 630         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 631
 632         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
 633         exp_info.size = gem->size;
 634         exp_info.flags = flags;
 635         exp_info.priv = gem;
 636
 637         return dma_buf_export(&exp_info);
 638 }
 639
 640 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 641                                               struct dma_buf *buf)
 642 {
 643         struct tegra_bo *bo;
 644
 645         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 646                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 647
 648                 if (gem->dev == drm) {
 649                         drm_gem_object_reference(gem);
 650                         return gem;
 651                 }
 652         }
 653
 654         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 655         if (IS_ERR(bo))
 656                 return ERR_CAST(bo);
 657
 658         return &bo->gem;
 659 }