]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - drivers/dma-buf/dma-buf.c
b3400d6524ab6fb48ee6d576e2e6065a01e115b3
[linux.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
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
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/dma-buf.h>
17 #include <linux/dma-fence.h>
18 #include <linux/anon_inodes.h>
19 #include <linux/export.h>
20 #include <linux/debugfs.h>
21 #include <linux/module.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/poll.h>
24 #include <linux/dma-resv.h>
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/mount.h>
27 #include <linux/pseudo_fs.h>
28
29 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
30 #include <uapi/linux/magic.h>
31
32 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
33
34 struct dma_buf_list {
35         struct list_head head;
36         struct mutex lock;
37 };
38
39 static struct dma_buf_list db_list;
40
41 static char *dmabuffs_dname(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen)
42 {
43         struct dma_buf *dmabuf;
44         char name[DMA_BUF_NAME_LEN];
45         size_t ret = 0;
46
47         dmabuf = dentry->d_fsdata;
48         mutex_lock(&dmabuf->lock);
49         if (dmabuf->name)
50                 ret = strlcpy(name, dmabuf->name, DMA_BUF_NAME_LEN);
51         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
52
53         return dynamic_dname(dentry, buffer, buflen, "/%s:%s",
54                              dentry->d_name.name, ret > 0 ? name : "");
55 }
56
57 static const struct dentry_operations dma_buf_dentry_ops = {
58         .d_dname = dmabuffs_dname,
59 };
60
61 static struct vfsmount *dma_buf_mnt;
62
63 static int dma_buf_fs_init_context(struct fs_context *fc)
64 {
65         struct pseudo_fs_context *ctx;
66
67         ctx = init_pseudo(fc, DMA_BUF_MAGIC);
68         if (!ctx)
69                 return -ENOMEM;
70         ctx->dops = &dma_buf_dentry_ops;
71         return 0;
72 }
73
74 static struct file_system_type dma_buf_fs_type = {
75         .name = "dmabuf",
76         .init_fs_context = dma_buf_fs_init_context,
77         .kill_sb = kill_anon_super,
78 };
79
80 static int dma_buf_release(struct inode *inode, struct file *file)
81 {
82         struct dma_buf *dmabuf;
83
84         if (!is_dma_buf_file(file))
85                 return -EINVAL;
86
87         dmabuf = file->private_data;
88
89         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
90
91         /*
92          * Any fences that a dma-buf poll can wait on should be signaled
93          * before releasing dma-buf. This is the responsibility of each
94          * driver that uses the reservation objects.
95          *
96          * If you hit this BUG() it means someone dropped their ref to the
97          * dma-buf while still having pending operation to the buffer.
98          */
99         BUG_ON(dmabuf->cb_shared.active || dmabuf->cb_excl.active);
100
101         dmabuf->ops->release(dmabuf);
102
103         mutex_lock(&db_list.lock);
104         list_del(&dmabuf->list_node);
105         mutex_unlock(&db_list.lock);
106
107         if (dmabuf->resv == (struct dma_resv *)&dmabuf[1])
108                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
109
110         module_put(dmabuf->owner);
111         kfree(dmabuf);
112         return 0;
113 }
114
115 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
116 {
117         struct dma_buf *dmabuf;
118
119         if (!is_dma_buf_file(file))
120                 return -EINVAL;
121
122         dmabuf = file->private_data;
123
124         /* check if buffer supports mmap */
125         if (!dmabuf->ops->mmap)
126                 return -EINVAL;
127
128         /* check for overflowing the buffer's size */
129         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
130             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
131                 return -EINVAL;
132
133         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
134 }
135
136 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
137 {
138         struct dma_buf *dmabuf;
139         loff_t base;
140
141         if (!is_dma_buf_file(file))
142                 return -EBADF;
143
144         dmabuf = file->private_data;
145
146         /* only support discovering the end of the buffer,
147            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
148            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
149         if (whence == SEEK_END)
150                 base = dmabuf->size;
151         else if (whence == SEEK_SET)
152                 base = 0;
153         else
154                 return -EINVAL;
155
156         if (offset != 0)
157                 return -EINVAL;
158
159         return base + offset;
160 }
161
162 /**
163  * DOC: fence polling
164  *
165  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
166  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct fence) can
167  * be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
168  * provided in the &dma_resv structure.
169  *
170  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
171  * and related system calls:
172  *
173  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
174  *   most recent write or exclusive fence.
175  *
176  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
177  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
178  *
179  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
180  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
181  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
182  */
183
184 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
185 {
186         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
187         unsigned long flags;
188
189         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
190         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
191         dcb->active = 0;
192         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
193 }
194
195 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
196 {
197         struct dma_buf *dmabuf;
198         struct dma_resv *resv;
199         struct dma_resv_list *fobj;
200         struct dma_fence *fence_excl;
201         __poll_t events;
202         unsigned shared_count;
203
204         dmabuf = file->private_data;
205         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
206                 return EPOLLERR;
207
208         resv = dmabuf->resv;
209
210         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
211
212         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
213         if (!events)
214                 return 0;
215
216         rcu_read_lock();
217         dma_resv_fences(resv, &fence_excl, &fobj, &shared_count);
218         if (fence_excl && (!(events & EPOLLOUT) || shared_count == 0)) {
219                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_excl;
220                 __poll_t pevents = EPOLLIN;
221
222                 if (shared_count == 0)
223                         pevents |= EPOLLOUT;
224
225                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
226                 if (dcb->active) {
227                         dcb->active |= pevents;
228                         events &= ~pevents;
229                 } else
230                         dcb->active = pevents;
231                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
232
233                 if (events & pevents) {
234                         if (!dma_fence_get_rcu(fence_excl)) {
235                                 /* force a recheck */
236                                 events &= ~pevents;
237                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
238                         } else if (!dma_fence_add_callback(fence_excl, &dcb->cb,
239                                                            dma_buf_poll_cb)) {
240                                 events &= ~pevents;
241                                 dma_fence_put(fence_excl);
242                         } else {
243                                 /*
244                                  * No callback queued, wake up any additional
245                                  * waiters.
246                                  */
247                                 dma_fence_put(fence_excl);
248                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
249                         }
250                 }
251         }
252
253         if ((events & EPOLLOUT) && shared_count > 0) {
254                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_shared;
255                 int i;
256
257                 /* Only queue a new callback if no event has fired yet */
258                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
259                 if (dcb->active)
260                         events &= ~EPOLLOUT;
261                 else
262                         dcb->active = EPOLLOUT;
263                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
264
265                 if (!(events & EPOLLOUT))
266                         goto out;
267
268                 for (i = 0; i < shared_count; ++i) {
269                         struct dma_fence *fence = rcu_dereference(fobj->shared[i]);
270
271                         if (!dma_fence_get_rcu(fence)) {
272                                 /*
273                                  * fence refcount dropped to zero, this means
274                                  * that fobj has been freed
275                                  *
276                                  * call dma_buf_poll_cb and force a recheck!
277                                  */
278                                 events &= ~EPOLLOUT;
279                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
280                                 break;
281                         }
282                         if (!dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb,
283                                                     dma_buf_poll_cb)) {
284                                 dma_fence_put(fence);
285                                 events &= ~EPOLLOUT;
286                                 break;
287                         }
288                         dma_fence_put(fence);
289                 }
290
291                 /* No callback queued, wake up any additional waiters. */
292                 if (i == shared_count)
293                         dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
294         }
295
296 out:
297         rcu_read_unlock();
298         return events;
299 }
300
301 /**
302  * dma_buf_set_name - Set a name to a specific dma_buf to track the usage.
303  * The name of the dma-buf buffer can only be set when the dma-buf is not
304  * attached to any devices. It could theoritically support changing the
305  * name of the dma-buf if the same piece of memory is used for multiple
306  * purpose between different devices.
307  *
308  * @dmabuf [in]     dmabuf buffer that will be renamed.
309  * @buf:   [in]     A piece of userspace memory that contains the name of
310  *                  the dma-buf.
311  *
312  * Returns 0 on success. If the dma-buf buffer is already attached to
313  * devices, return -EBUSY.
314  *
315  */
316 static long dma_buf_set_name(struct dma_buf *dmabuf, const char __user *buf)
317 {
318         char *name = strndup_user(buf, DMA_BUF_NAME_LEN);
319         long ret = 0;
320
321         if (IS_ERR(name))
322                 return PTR_ERR(name);
323
324         mutex_lock(&dmabuf->lock);
325         if (!list_empty(&dmabuf->attachments)) {
326                 ret = -EBUSY;
327                 kfree(name);
328                 goto out_unlock;
329         }
330         kfree(dmabuf->name);
331         dmabuf->name = name;
332
333 out_unlock:
334         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
335         return ret;
336 }
337
338 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
339                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
340 {
341         struct dma_buf *dmabuf;
342         struct dma_buf_sync sync;
343         enum dma_data_direction direction;
344         int ret;
345
346         dmabuf = file->private_data;
347
348         switch (cmd) {
349         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
350                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
351                         return -EFAULT;
352
353                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
354                         return -EINVAL;
355
356                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
357                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
358                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
359                         break;
360                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
361                         direction = DMA_TO_DEVICE;
362                         break;
363                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
364                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
365                         break;
366                 default:
367                         return -EINVAL;
368                 }
369
370                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
371                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
372                 else
373                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
374
375                 return ret;
376
377         case DMA_BUF_SET_NAME:
378                 return dma_buf_set_name(dmabuf, (const char __user *)arg);
379
380         default:
381                 return -ENOTTY;
382         }
383 }
384
385 static void dma_buf_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
386 {
387         struct dma_buf *dmabuf = file->private_data;
388
389         seq_printf(m, "size:\t%zu\n", dmabuf->size);
390         /* Don't count the temporary reference taken inside procfs seq_show */
391         seq_printf(m, "count:\t%ld\n", file_count(dmabuf->file) - 1);
392         seq_printf(m, "exp_name:\t%s\n", dmabuf->exp_name);
393         mutex_lock(&dmabuf->lock);
394         if (dmabuf->name)
395                 seq_printf(m, "name:\t%s\n", dmabuf->name);
396         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
397 }
398
399 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
400         .release        = dma_buf_release,
401         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
402         .llseek         = dma_buf_llseek,
403         .poll           = dma_buf_poll,
404         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
405 #ifdef CONFIG_COMPAT
406         .compat_ioctl   = dma_buf_ioctl,
407 #endif
408         .show_fdinfo    = dma_buf_show_fdinfo,
409 };
410
411 /*
412  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
413  */
414 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
415 {
416         return file->f_op == &dma_buf_fops;
417 }
418
419 static struct file *dma_buf_getfile(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
420 {
421         struct file *file;
422         struct inode *inode = alloc_anon_inode(dma_buf_mnt->mnt_sb);
423
424         if (IS_ERR(inode))
425                 return ERR_CAST(inode);
426
427         inode->i_size = dmabuf->size;
428         inode_set_bytes(inode, dmabuf->size);
429
430         file = alloc_file_pseudo(inode, dma_buf_mnt, "dmabuf",
431                                  flags, &dma_buf_fops);
432         if (IS_ERR(file))
433                 goto err_alloc_file;
434         file->f_flags = flags & (O_ACCMODE | O_NONBLOCK);
435         file->private_data = dmabuf;
436         file->f_path.dentry->d_fsdata = dmabuf;
437
438         return file;
439
440 err_alloc_file:
441         iput(inode);
442         return file;
443 }
444
445 /**
446  * DOC: dma buf device access
447  *
448  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
449  * is fairly simple:
450  *
451  * 1. The exporter defines his exporter instance using
452  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
453  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
454  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
455  *
456  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
457  *    to share with: First the filedescriptor is converted to a &dma_buf using
458  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
459  *    dma_buf_attach().
460  *
461  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
462  *    backing storage.
463  *
464  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
465  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
466  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
467  *
468  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
469  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
470  *    reference acquired with dma_buf_get by calling dma_buf_put().
471  *
472  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
473  * &dma_buf_ops.
474  */
475
476 /**
477  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
478  * with this buffer, so it can be exported.
479  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
480  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
481  *
482  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
483  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
484  *                      for further details.
485  *
486  * Returns, on success, a newly created dma_buf object, which wraps the
487  * supplied private data and operations for dma_buf_ops. On either missing
488  * ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative error.
489  *
490  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
491  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
492  */
493 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
494 {
495         struct dma_buf *dmabuf;
496         struct dma_resv *resv = exp_info->resv;
497         struct file *file;
498         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
499         int ret;
500
501         if (!exp_info->resv)
502                 alloc_size += sizeof(struct dma_resv);
503         else
504                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
505                 alloc_size += 1;
506
507         if (WARN_ON(!exp_info->priv
508                           || !exp_info->ops
509                           || !exp_info->ops->map_dma_buf
510                           || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
511                           || !exp_info->ops->release)) {
512                 return ERR_PTR(-EINVAL);
513         }
514
515         if (!try_module_get(exp_info->owner))
516                 return ERR_PTR(-ENOENT);
517
518         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
519         if (!dmabuf) {
520                 ret = -ENOMEM;
521                 goto err_module;
522         }
523
524         dmabuf->priv = exp_info->priv;
525         dmabuf->ops = exp_info->ops;
526         dmabuf->size = exp_info->size;
527         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
528         dmabuf->owner = exp_info->owner;
529         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
530         dmabuf->cb_excl.poll = dmabuf->cb_shared.poll = &dmabuf->poll;
531         dmabuf->cb_excl.active = dmabuf->cb_shared.active = 0;
532
533         if (!resv) {
534                 resv = (struct dma_resv *)&dmabuf[1];
535                 dma_resv_init(resv);
536         }
537         dmabuf->resv = resv;
538
539         file = dma_buf_getfile(dmabuf, exp_info->flags);
540         if (IS_ERR(file)) {
541                 ret = PTR_ERR(file);
542                 goto err_dmabuf;
543         }
544
545         file->f_mode |= FMODE_LSEEK;
546         dmabuf->file = file;
547
548         mutex_init(&dmabuf->lock);
549         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
550
551         mutex_lock(&db_list.lock);
552         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
553         mutex_unlock(&db_list.lock);
554
555         return dmabuf;
556
557 err_dmabuf:
558         kfree(dmabuf);
559 err_module:
560         module_put(exp_info->owner);
561         return ERR_PTR(ret);
562 }
563 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_export);
564
565 /**
566  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given dma_buf
567  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
568  * @flags:      [in]    flags to give to fd
569  *
570  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
571  */
572 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
573 {
574         int fd;
575
576         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
577                 return -EINVAL;
578
579         fd = get_unused_fd_flags(flags);
580         if (fd < 0)
581                 return fd;
582
583         fd_install(fd, dmabuf->file);
584
585         return fd;
586 }
587 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_fd);
588
589 /**
590  * dma_buf_get - returns the dma_buf structure related to an fd
591  * @fd: [in]    fd associated with the dma_buf to be returned
592  *
593  * On success, returns the dma_buf structure associated with an fd; uses
594  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
595  * otherwise.
596  */
597 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
598 {
599         struct file *file;
600
601         file = fget(fd);
602
603         if (!file)
604                 return ERR_PTR(-EBADF);
605
606         if (!is_dma_buf_file(file)) {
607                 fput(file);
608                 return ERR_PTR(-EINVAL);
609         }
610
611         return file->private_data;
612 }
613 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_get);
614
615 /**
616  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
617  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
618  *
619  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
620  *
621  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
622  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
623  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
624  */
625 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
626 {
627         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
628                 return;
629
630         fput(dmabuf->file);
631 }
632 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_put);
633
634 /**
635  * dma_buf_attach - Add the device to dma_buf's attachments list; optionally,
636  * calls attach() of dma_buf_ops to allow device-specific attach functionality
637  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
638  * @dev:        [in]    device to be attached.
639  *
640  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
641  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
642  *
643  * Returns:
644  *
645  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
646  * error code wrapped into a pointer on failure.
647  *
648  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
649  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
650  * indicated with the error code -EBUSY.
651  */
652 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
653                                           struct device *dev)
654 {
655         struct dma_buf_attachment *attach;
656         int ret;
657
658         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
659                 return ERR_PTR(-EINVAL);
660
661         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
662         if (!attach)
663                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
664
665         attach->dev = dev;
666         attach->dmabuf = dmabuf;
667
668         mutex_lock(&dmabuf->lock);
669
670         if (dmabuf->ops->attach) {
671                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
672                 if (ret)
673                         goto err_attach;
674         }
675         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
676
677         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
678
679         return attach;
680
681 err_attach:
682         kfree(attach);
683         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
684         return ERR_PTR(ret);
685 }
686 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_attach);
687
688 /**
689  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list;
690  * optionally calls detach() of dma_buf_ops for device-specific detach
691  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
692  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
693  *
694  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
695  */
696 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
697 {
698         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach))
699                 return;
700
701         if (attach->sgt)
702                 dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, attach->sgt, attach->dir);
703
704         mutex_lock(&dmabuf->lock);
705         list_del(&attach->node);
706         if (dmabuf->ops->detach)
707                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
708
709         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
710         kfree(attach);
711 }
712 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_detach);
713
714 /**
715  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
716  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
717  * dma_buf_ops.
718  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
719  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
720  *
721  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
722  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
723  *
724  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
725  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
726  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
727  * time.
728  */
729 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
730                                         enum dma_data_direction direction)
731 {
732         struct sg_table *sg_table;
733
734         might_sleep();
735
736         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
737                 return ERR_PTR(-EINVAL);
738
739         if (attach->sgt) {
740                 /*
741                  * Two mappings with different directions for the same
742                  * attachment are not allowed.
743                  */
744                 if (attach->dir != direction &&
745                     attach->dir != DMA_BIDIRECTIONAL)
746                         return ERR_PTR(-EBUSY);
747
748                 return attach->sgt;
749         }
750
751         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
752         if (!sg_table)
753                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
754
755         if (!IS_ERR(sg_table) && attach->dmabuf->ops->cache_sgt_mapping) {
756                 attach->sgt = sg_table;
757                 attach->dir = direction;
758         }
759
760         return sg_table;
761 }
762 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_map_attachment);
763
764 /**
765  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
766  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
767  * dma_buf_ops.
768  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
769  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
770  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
771  *
772  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
773  */
774 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
775                                 struct sg_table *sg_table,
776                                 enum dma_data_direction direction)
777 {
778         might_sleep();
779
780         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
781                 return;
782
783         if (attach->sgt == sg_table)
784                 return;
785
786         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
787 }
788 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_unmap_attachment);
789
790 /**
791  * DOC: cpu access
792  *
793  * There are mutliple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
794  *
795  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
796  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
797  *   sending it away. Cache coherency is handled by braketing any transactions
798  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
799  *   access.
800  *
801  *   To support dma_buf objects residing in highmem cpu access is page-based
802  *   using an api similar to kmap. Accessing a dma_buf is done in aligned chunks
803  *   of PAGE_SIZE size. Before accessing a chunk it needs to be mapped, which
804  *   returns a pointer in kernel virtual address space. Afterwards the chunk
805  *   needs to be unmapped again. There is no limit on how often a given chunk
806  *   can be mapped and unmapped, i.e. the importer does not need to call
807  *   begin_cpu_access again before mapping the same chunk again.
808  *
809  *   Interfaces::
810  *      void \*dma_buf_kmap(struct dma_buf \*, unsigned long);
811  *      void dma_buf_kunmap(struct dma_buf \*, unsigned long, void \*);
812  *
813  *   Implementing the functions is optional for exporters and for importers all
814  *   the restrictions of using kmap apply.
815  *
816  *   dma_buf kmap calls outside of the range specified in begin_cpu_access are
817  *   undefined. If the range is not PAGE_SIZE aligned, kmap needs to succeed on
818  *   the partial chunks at the beginning and end but may return stale or bogus
819  *   data outside of the range (in these partial chunks).
820  *
821  *   For some cases the overhead of kmap can be too high, a vmap interface
822  *   is introduced. This interface should be used very carefully, as vmalloc
823  *   space is a limited resources on many architectures.
824  *
825  *   Interfaces::
826  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf)
827  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, void \*vaddr)
828  *
829  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
830  *   it runs out of vmalloc space. Fallback to kmap should be implemented. Note
831  *   that the dma-buf layer keeps a reference count for all vmap access and
832  *   calls down into the exporter's vmap function only when no vmapping exists,
833  *   and only unmaps it once. Protection against concurrent vmap/vunmap calls is
834  *   provided by taking the dma_buf->lock mutex.
835  *
836  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
837  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
838  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
839  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
840  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
841  *   replace ION buffers mmap support was needed.
842  *
843  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
844  *   fd. But like for CPU access there's a need to braket the actual access,
845  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
846  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
847  *   be restarted.
848  *
849  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
850  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
851  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
852  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
853  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
854  *   sequence would be used like following:
855  *
856  *     - mmap dma-buf fd
857  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
858  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
859  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
860  *       device)
861  *     - munmap once you don't need the buffer any more
862  *
863  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
864  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
865  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
866  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
867  *
868  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
869  *
870  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
871  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
872  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
873  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
874  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
875  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
876  *
877  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
878  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
879  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
880  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
881  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
882  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
883  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
884  *
885  *   Interface::
886  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
887  *                     unsigned long);
888  *
889  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
890  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with dma_buf->file will
891  *   equally achieve that for a dma-buf object.
892  */
893
894 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
895                                       enum dma_data_direction direction)
896 {
897         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
898                       direction == DMA_TO_DEVICE);
899         struct dma_resv *resv = dmabuf->resv;
900         long ret;
901
902         /* Wait on any implicit rendering fences */
903         ret = dma_resv_wait_timeout_rcu(resv, write, true,
904                                                   MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
905         if (ret < 0)
906                 return ret;
907
908         return 0;
909 }
910
911 /**
912  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
913  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
914  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
915  * specified access direction.
916  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
917  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
918  *
919  * After the cpu access is complete the caller should call
920  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is braketed by both calls is
921  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
922  *
923  * Can return negative error values, returns 0 on success.
924  */
925 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
926                              enum dma_data_direction direction)
927 {
928         int ret = 0;
929
930         if (WARN_ON(!dmabuf))
931                 return -EINVAL;
932
933         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
934                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
935
936         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
937          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
938          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
939          */
940         if (ret == 0)
941                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
942
943         return ret;
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_begin_cpu_access);
946
947 /**
948  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
949  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
950  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
951  * specified access direction.
952  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
953  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
954  *
955  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
956  *
957  * Can return negative error values, returns 0 on success.
958  */
959 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
960                            enum dma_data_direction direction)
961 {
962         int ret = 0;
963
964         WARN_ON(!dmabuf);
965
966         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
967                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
968
969         return ret;
970 }
971 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_end_cpu_access);
972
973 /**
974  * dma_buf_kmap - Map a page of the buffer object into kernel address space. The
975  * same restrictions as for kmap and friends apply.
976  * @dmabuf:     [in]    buffer to map page from.
977  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
978  *
979  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
980  * need to be done in begin_cpu_access.
981  */
982 void *dma_buf_kmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
983 {
984         WARN_ON(!dmabuf);
985
986         if (!dmabuf->ops->map)
987                 return NULL;
988         return dmabuf->ops->map(dmabuf, page_num);
989 }
990 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap);
991
992 /**
993  * dma_buf_kunmap - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap.
994  * @dmabuf:     [in]    buffer to unmap page from.
995  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
996  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap.
997  *
998  * This call must always succeed.
999  */
1000 void dma_buf_kunmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
1001                     void *vaddr)
1002 {
1003         WARN_ON(!dmabuf);
1004
1005         if (dmabuf->ops->unmap)
1006                 dmabuf->ops->unmap(dmabuf, page_num, vaddr);
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap);
1009
1010
1011 /**
1012  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
1013  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
1014  * @vma:        [in]    vma for the mmap
1015  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
1016  *                      dma-buf buffer.
1017  *
1018  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
1019  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
1020  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
1021  * set up the mapping.
1022  *
1023  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1024  */
1025 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
1026                  unsigned long pgoff)
1027 {
1028         struct file *oldfile;
1029         int ret;
1030
1031         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
1032                 return -EINVAL;
1033
1034         /* check if buffer supports mmap */
1035         if (!dmabuf->ops->mmap)
1036                 return -EINVAL;
1037
1038         /* check for offset overflow */
1039         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
1040                 return -EOVERFLOW;
1041
1042         /* check for overflowing the buffer's size */
1043         if (pgoff + vma_pages(vma) >
1044             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
1045                 return -EINVAL;
1046
1047         /* readjust the vma */
1048         get_file(dmabuf->file);
1049         oldfile = vma->vm_file;
1050         vma->vm_file = dmabuf->file;
1051         vma->vm_pgoff = pgoff;
1052
1053         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
1054         if (ret) {
1055                 /* restore old parameters on failure */
1056                 vma->vm_file = oldfile;
1057                 fput(dmabuf->file);
1058         } else {
1059                 if (oldfile)
1060                         fput(oldfile);
1061         }
1062         return ret;
1063
1064 }
1065 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_mmap);
1066
1067 /**
1068  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1069  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1070  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1071  *
1072  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
1073  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
1074  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
1075  * Please attempt to use kmap/kunmap before thinking about these interfaces.
1076  *
1077  * Returns NULL on error.
1078  */
1079 void *dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf)
1080 {
1081         void *ptr;
1082
1083         if (WARN_ON(!dmabuf))
1084                 return NULL;
1085
1086         if (!dmabuf->ops->vmap)
1087                 return NULL;
1088
1089         mutex_lock(&dmabuf->lock);
1090         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1091                 dmabuf->vmapping_counter++;
1092                 BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
1093                 ptr = dmabuf->vmap_ptr;
1094                 goto out_unlock;
1095         }
1096
1097         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr);
1098
1099         ptr = dmabuf->ops->vmap(dmabuf);
1100         if (WARN_ON_ONCE(IS_ERR(ptr)))
1101                 ptr = NULL;
1102         if (!ptr)
1103                 goto out_unlock;
1104
1105         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1106         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1107
1108 out_unlock:
1109         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
1110         return ptr;
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vmap);
1113
1114 /**
1115  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1116  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1117  * @vaddr:      [in]    vmap to vunmap
1118  */
1119 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, void *vaddr)
1120 {
1121         if (WARN_ON(!dmabuf))
1122                 return;
1123
1124         BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
1125         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1126         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr != vaddr);
1127
1128         mutex_lock(&dmabuf->lock);
1129         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1130                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1131                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, vaddr);
1132                 dmabuf->vmap_ptr = NULL;
1133         }
1134         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vunmap);
1137
1138 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1139 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1140 {
1141         int ret;
1142         struct dma_buf *buf_obj;
1143         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1144         struct dma_resv *robj;
1145         struct dma_resv_list *fobj;
1146         struct dma_fence *fence;
1147         int count = 0, attach_count, shared_count, i;
1148         size_t size = 0;
1149
1150         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1151
1152         if (ret)
1153                 return ret;
1154
1155         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1156         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\t%-8s\n",
1157                    "size", "flags", "mode", "count", "ino");
1158
1159         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1160                 ret = mutex_lock_interruptible(&buf_obj->lock);
1161
1162                 if (ret) {
1163                         seq_puts(s,
1164                                  "\tERROR locking buffer object: skipping\n");
1165                         continue;
1166                 }
1167
1168                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\t%08lu\t%s\n",
1169                                 buf_obj->size,
1170                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1171                                 file_count(buf_obj->file),
1172                                 buf_obj->exp_name,
1173                                 file_inode(buf_obj->file)->i_ino,
1174                                 buf_obj->name ?: "");
1175
1176                 robj = buf_obj->resv;
1177                 rcu_read_lock();
1178                 dma_resv_fences(robj, &fence, &fobj, &shared_count);
1179                 rcu_read_unlock();
1180
1181                 if (fence)
1182                         seq_printf(s, "\tExclusive fence: %s %s %ssignalled\n",
1183                                    fence->ops->get_driver_name(fence),
1184                                    fence->ops->get_timeline_name(fence),
1185                                    dma_fence_is_signaled(fence) ? "" : "un");
1186                 for (i = 0; i < shared_count; i++) {
1187                         fence = rcu_dereference(fobj->shared[i]);
1188                         if (!dma_fence_get_rcu(fence))
1189                                 continue;
1190                         seq_printf(s, "\tShared fence: %s %s %ssignalled\n",
1191                                    fence->ops->get_driver_name(fence),
1192                                    fence->ops->get_timeline_name(fence),
1193                                    dma_fence_is_signaled(fence) ? "" : "un");
1194                         dma_fence_put(fence);
1195                 }
1196                 rcu_read_unlock();
1197
1198                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1199                 attach_count = 0;
1200
1201                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1202                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1203                         attach_count++;
1204                 }
1205
1206                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1207                                 attach_count);
1208
1209                 count++;
1210                 size += buf_obj->size;
1211                 mutex_unlock(&buf_obj->lock);
1212         }
1213
1214         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1215
1216         mutex_unlock(&db_list.lock);
1217         return 0;
1218 }
1219
1220 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(dma_buf_debug);
1221
1222 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1223
1224 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1225 {
1226         struct dentry *d;
1227         int err = 0;
1228
1229         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1230         if (IS_ERR(d))
1231                 return PTR_ERR(d);
1232
1233         dma_buf_debugfs_dir = d;
1234
1235         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1236                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1237         if (IS_ERR(d)) {
1238                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1239                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1240                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1241                 err = PTR_ERR(d);
1242         }
1243
1244         return err;
1245 }
1246
1247 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1248 {
1249         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1250 }
1251 #else
1252 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1253 {
1254         return 0;
1255 }
1256 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1257 {
1258 }
1259 #endif
1260
1261 static int __init dma_buf_init(void)
1262 {
1263         dma_buf_mnt = kern_mount(&dma_buf_fs_type);
1264         if (IS_ERR(dma_buf_mnt))
1265                 return PTR_ERR(dma_buf_mnt);
1266
1267         mutex_init(&db_list.lock);
1268         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1269         dma_buf_init_debugfs();
1270         return 0;
1271 }
1272 subsys_initcall(dma_buf_init);
1273
1274 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1275 {
1276         dma_buf_uninit_debugfs();
1277         kern_unmount(dma_buf_mnt);
1278 }
1279 __exitcall(dma_buf_deinit);