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 /*
  96  * A generic iommu_map_sg() function is being reviewed and will hopefully be
  97  * merged soon. At that point this function can be dropped in favour of the
  98  * one provided by the IOMMU API.
  99  */
 100 static ssize_t __iommu_map_sg(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 101                               struct scatterlist *sg, unsigned int nents,
 102                               int prot)
 103 {
 104         struct scatterlist *s;
 105         size_t offset = 0;
 106         unsigned int i;
 107         int err;
 108
 109         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 110                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
 111                 size_t length = s->offset + s->length;
 112
 113                 err = iommu_map(domain, iova + offset, phys, length, prot);
 114                 if (err < 0) {
 115                         iommu_unmap(domain, iova, offset);
 116                         return err;
 117                 }
 118
 119                 offset += length;
 120         }
 121
 122         return offset;
 123 }
 124
 125 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 126 {
 127         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
 128         ssize_t err;
 129
 130         if (bo->mm)
 131                 return -EBUSY;
 132
 133         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 134         if (!bo->mm)
 135                 return -ENOMEM;
 136
 137         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm, bo->mm, bo->gem.size,
 138                                          PAGE_SIZE, 0, 0, 0);
 139         if (err < 0) {
 140                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %zd\n",
 141                         err);
 142                 goto free;
 143         }
 144
 145         bo->paddr = bo->mm->start;
 146
 147         err = __iommu_map_sg(tegra->domain, bo->paddr, bo->sgt->sgl,
 148                              bo->sgt->nents, prot);
 149         if (err < 0) {
 150                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer: %zd\n", err);
 151                 goto remove;
 152         }
 153
 154         bo->size = err;
 155
 156         return 0;
 157
 158 remove:
 159         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 160 free:
 161         kfree(bo->mm);
 162         return err;
 163 }
 164
 165 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 166 {
 167         if (!bo->mm)
 168                 return 0;
 169
 170         iommu_unmap(tegra->domain, bo->paddr, bo->size);
 171         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 172         kfree(bo->mm);
 173
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 178                                               size_t size)
 179 {
 180         struct tegra_bo *bo;
 181         int err;
 182
 183         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 184         if (!bo)
 185                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 186
 187         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 188         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 189
 190         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 191         if (err < 0)
 192                 goto free;
 193
 194         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 195         if (err < 0)
 196                 goto release;
 197
 198         return bo;
 199
 200 release:
 201         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 202 free:
 203         kfree(bo);
 204         return ERR_PTR(err);
 205 }
 206
 207 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 208 {
 209         if (bo->pages) {
 210                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 211                 sg_free_table(bo->sgt);
 212                 kfree(bo->sgt);
 213         } else if (bo->vaddr) {
 214                 dma_free_writecombine(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr,
 215                                       bo->paddr);
 216         }
 217 }
 218
 219 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo,
 220                               size_t size)
 221 {
 222         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 223         if (IS_ERR(bo->pages))
 224                 return PTR_ERR(bo->pages);
 225
 226         bo->num_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 227
 228         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->pages, bo->num_pages);
 229         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 230                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 231                 return PTR_ERR(bo->sgt);
 232         }
 233
 234         return 0;
 235 }
 236
 237 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo,
 238                           size_t size)
 239 {
 240         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 241         int err;
 242
 243         if (tegra->domain) {
 244                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo, size);
 245                 if (err < 0)
 246                         return err;
 247
 248                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 249                 if (err < 0) {
 250                         tegra_bo_free(drm, bo);
 251                         return err;
 252                 }
 253         } else {
 254                 bo->vaddr = dma_alloc_writecombine(drm->dev, size, &bo->paddr,
 255                                                    GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 256                 if (!bo->vaddr) {
 257                         dev_err(drm->dev,
 258                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 259                                 size);
 260                         return -ENOMEM;
 261                 }
 262         }
 263
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 268                                  unsigned long flags)
 269 {
 270         struct tegra_bo *bo;
 271         int err;
 272
 273         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 274         if (IS_ERR(bo))
 275                 return bo;
 276
 277         err = tegra_bo_alloc(drm, bo, size);
 278         if (err < 0)
 279                 goto release;
 280
 281         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 282                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 283
 284         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 285                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 286
 287         return bo;
 288
 289 release:
 290         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 291         kfree(bo);
 292         return ERR_PTR(err);
 293 }
 294
 295 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 296                                              struct drm_device *drm,
 297                                              size_t size,
 298                                              unsigned long flags,
 299                                              u32 *handle)
 300 {
 301         struct tegra_bo *bo;
 302         int err;
 303
 304         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 305         if (IS_ERR(bo))
 306                 return bo;
 307
 308         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 309         if (err) {
 310                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 311                 return ERR_PTR(err);
 312         }
 313
 314         drm_gem_object_unreference_unlocked(&bo->gem);
 315
 316         return bo;
 317 }
 318
 319 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 320                                         struct dma_buf *buf)
 321 {
 322         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 323         struct dma_buf_attachment *attach;
 324         struct tegra_bo *bo;
 325         int err;
 326
 327         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 328         if (IS_ERR(bo))
 329                 return bo;
 330
 331         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 332         if (IS_ERR(attach)) {
 333                 err = PTR_ERR(attach);
 334                 goto free;
 335         }
 336
 337         get_dma_buf(buf);
 338
 339         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 340         if (!bo->sgt) {
 341                 err = -ENOMEM;
 342                 goto detach;
 343         }
 344
 345         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 346                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 347                 goto detach;
 348         }
 349
 350         if (tegra->domain) {
 351                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 352                 if (err < 0)
 353                         goto detach;
 354         } else {
 355                 if (bo->sgt->nents > 1) {
 356                         err = -EINVAL;
 357                         goto detach;
 358                 }
 359
 360                 bo->paddr = sg_dma_address(bo->sgt->sgl);
 361         }
 362
 363         bo->gem.import_attach = attach;
 364
 365         return bo;
 366
 367 detach:
 368         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 369                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 370
 371         dma_buf_detach(buf, attach);
 372         dma_buf_put(buf);
 373 free:
 374         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 375         kfree(bo);
 376         return ERR_PTR(err);
 377 }
 378
 379 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 380 {
 381         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 382         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 383
 384         if (tegra->domain)
 385                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 386
 387         if (gem->import_attach) {
 388                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 389                                          DMA_TO_DEVICE);
 390                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 391         } else {
 392                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 393         }
 394
 395         drm_gem_object_release(gem);
 396         kfree(bo);
 397 }
 398
 399 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 400                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 401 {
 402         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 403         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 404         struct tegra_bo *bo;
 405
 406         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 407         args->size = args->pitch * args->height;
 408
 409         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 410                                          &args->handle);
 411         if (IS_ERR(bo))
 412                 return PTR_ERR(bo);
 413
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 int tegra_bo_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 418                              u32 handle, u64 *offset)
 419 {
 420         struct drm_gem_object *gem;
 421         struct tegra_bo *bo;
 422
 423         mutex_lock(&drm->struct_mutex);
 424
 425         gem = drm_gem_object_lookup(drm, file, handle);
 426         if (!gem) {
 427                 dev_err(drm->dev, "failed to lookup GEM object\n");
 428                 mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 429                 return -EINVAL;
 430         }
 431
 432         bo = to_tegra_bo(gem);
 433
 434         *offset = drm_vma_node_offset_addr(&bo->gem.vma_node);
 435
 436         drm_gem_object_unreference(gem);
 437
 438         mutex_unlock(&drm->struct_mutex);
 439
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 static int tegra_bo_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
 444 {
 445         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 446         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 447         struct page *page;
 448         pgoff_t offset;
 449         int err;
 450
 451         if (!bo->pages)
 452                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 453
 454         offset = ((unsigned long)vmf->virtual_address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 455         page = bo->pages[offset];
 456
 457         err = vm_insert_page(vma, (unsigned long)vmf->virtual_address, page);
 458         switch (err) {
 459         case -EAGAIN:
 460         case 0:
 461         case -ERESTARTSYS:
 462         case -EINTR:
 463         case -EBUSY:
 464                 return VM_FAULT_NOPAGE;
 465
 466         case -ENOMEM:
 467                 return VM_FAULT_OOM;
 468         }
 469
 470         return VM_FAULT_SIGBUS;
 471 }
 472
 473 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 474         .fault = tegra_bo_fault,
 475         .open = drm_gem_vm_open,
 476         .close = drm_gem_vm_close,
 477 };
 478
 479 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 480 {
 481         struct drm_gem_object *gem;
 482         struct tegra_bo *bo;
 483         int ret;
 484
 485         ret = drm_gem_mmap(file, vma);
 486         if (ret)
 487                 return ret;
 488
 489         gem = vma->vm_private_data;
 490         bo = to_tegra_bo(gem);
 491
 492         if (!bo->pages) {
 493                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 494
 495                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 496                 vma->vm_pgoff = 0;
 497
 498                 ret = dma_mmap_writecombine(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr,
 499                                             bo->paddr, gem->size);
 500                 if (ret) {
 501                         drm_gem_vm_close(vma);
 502                         return ret;
 503                 }
 504
 505                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 506         } else {
 507                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 508
 509                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 510                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 511
 512                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 513         }
 514
 515         return 0;
 516 }
 517
 518 static struct sg_table *
 519 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 520                             enum dma_data_direction dir)
 521 {
 522         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 523         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 524         struct sg_table *sgt;
 525
 526         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 527         if (!sgt)
 528                 return NULL;
 529
 530         if (bo->pages) {
 531                 struct scatterlist *sg;
 532                 unsigned int i;
 533
 534                 if (sg_alloc_table(sgt, bo->num_pages, GFP_KERNEL))
 535                         goto free;
 536
 537                 for_each_sg(sgt->sgl, sg, bo->num_pages, i)
 538                         sg_set_page(sg, bo->pages[i], PAGE_SIZE, 0);
 539
 540                 if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 541                         goto free;
 542         } else {
 543                 if (sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL))
 544                         goto free;
 545
 546                 sg_dma_address(sgt->sgl) = bo->paddr;
 547                 sg_dma_len(sgt->sgl) = gem->size;
 548         }
 549
 550         return sgt;
 551
 552 free:
 553         sg_free_table(sgt);
 554         kfree(sgt);
 555         return NULL;
 556 }
 557
 558 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 559                                           struct sg_table *sgt,
 560                                           enum dma_data_direction dir)
 561 {
 562         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 563         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 564
 565         if (bo->pages)
 566                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 567
 568         sg_free_table(sgt);
 569         kfree(sgt);
 570 }
 571
 572 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 573 {
 574         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 575 }
 576
 577 static void *tegra_gem_prime_kmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 578                                          unsigned long page)
 579 {
 580         return NULL;
 581 }
 582
 583 static void tegra_gem_prime_kunmap_atomic(struct dma_buf *buf,
 584                                           unsigned long page,
 585                                           void *addr)
 586 {
 587 }
 588
 589 static void *tegra_gem_prime_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page)
 590 {
 591         return NULL;
 592 }
 593
 594 static void tegra_gem_prime_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page,
 595                                    void *addr)
 596 {
 597 }
 598
 599 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 600 {
 601         return -EINVAL;
 602 }
 603
 604 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 605 {
 606         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 607         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 608
 609         return bo->vaddr;
 610 }
 611
 612 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 613 {
 614 }
 615
 616 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 617         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 618         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 619         .release = tegra_gem_prime_release,
 620         .kmap_atomic = tegra_gem_prime_kmap_atomic,
 621         .kunmap_atomic = tegra_gem_prime_kunmap_atomic,
 622         .kmap = tegra_gem_prime_kmap,
 623         .kunmap = tegra_gem_prime_kunmap,
 624         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 625         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 626         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 627 };
 628
 629 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_device *drm,
 630                                        struct drm_gem_object *gem,
 631                                        int flags)
 632 {
 633         return dma_buf_export(gem, &tegra_gem_prime_dmabuf_ops, gem->size,
 634                               flags, NULL);
 635 }
 636
 637 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 638                                               struct dma_buf *buf)
 639 {
 640         struct tegra_bo *bo;
 641
 642         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 643                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 644
 645                 if (gem->dev == drm) {
 646                         drm_gem_object_reference(gem);
 647                         return gem;
 648                 }
 649         }
 650
 651         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 652         if (IS_ERR(bo))
 653                 return ERR_CAST(bo);
 654
 655         return &bo->gem;
 656 }