drivers/gpu/drm/tegra/gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * NVIDIA Tegra DRM GEM helper functions
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 Sascha Hauer, Pengutronix
   6  * Copyright (C) 2013-2015 NVIDIA CORPORATION, All rights reserved.
   7  *
   8  * Based on the GEM/CMA helpers
   9  *
  10  * Copyright (c) 2011 Samsung Electronics Co., Ltd.
  11  */
  12
  13 #include <linux/dma-buf.h>
  14 #include <linux/iommu.h>
  15
  16 #include <drm/drm_drv.h>
  17 #include <drm/drm_prime.h>
  18 #include <drm/tegra_drm.h>
  19
  20 #include "drm.h"
  21 #include "gem.h"
  22
  23 static void tegra_bo_put(struct host1x_bo *bo)
  24 {
  25         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  26
  27         drm_gem_object_put_unlocked(&obj->gem);
  28 }
  29
  30 static struct sg_table *tegra_bo_pin(struct device *dev, struct host1x_bo *bo,
  31                                      dma_addr_t *phys)
  32 {
  33         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  34         struct sg_table *sgt;
  35         int err;
  36
  37         if (phys)
  38                 *phys = obj->iova;
  39
  40         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
  41         if (!sgt)
  42                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
  43
  44         if (obj->pages) {
  45                 err = sg_alloc_table_from_pages(sgt, obj->pages, obj->num_pages,
  46                                                 0, obj->gem.size, GFP_KERNEL);
  47                 if (err < 0)
  48                         goto free;
  49         } else {
  50                 err = dma_get_sgtable(dev, sgt, obj->vaddr, obj->iova,
  51                                       obj->gem.size);
  52                 if (err < 0)
  53                         goto free;
  54         }
  55
  56         return sgt;
  57
  58 free:
  59         kfree(sgt);
  60         return ERR_PTR(err);
  61 }
  62
  63 static void tegra_bo_unpin(struct device *dev, struct sg_table *sgt)
  64 {
  65         sg_free_table(sgt);
  66         kfree(sgt);
  67 }
  68
  69 static void *tegra_bo_mmap(struct host1x_bo *bo)
  70 {
  71         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  72
  73         if (obj->vaddr)
  74                 return obj->vaddr;
  75         else if (obj->gem.import_attach)
  76                 return dma_buf_vmap(obj->gem.import_attach->dmabuf);
  77         else
  78                 return vmap(obj->pages, obj->num_pages, VM_MAP,
  79                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
  80 }
  81
  82 static void tegra_bo_munmap(struct host1x_bo *bo, void *addr)
  83 {
  84         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  85
  86         if (obj->vaddr)
  87                 return;
  88         else if (obj->gem.import_attach)
  89                 dma_buf_vunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, addr);
  90         else
  91                 vunmap(addr);
  92 }
  93
  94 static void *tegra_bo_kmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page)
  95 {
  96         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
  97
  98         if (obj->vaddr)
  99                 return obj->vaddr + page * PAGE_SIZE;
 100         else if (obj->gem.import_attach)
 101                 return dma_buf_kmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, page);
 102         else
 103                 return vmap(obj->pages + page, 1, VM_MAP,
 104                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 105 }
 106
 107 static void tegra_bo_kunmap(struct host1x_bo *bo, unsigned int page,
 108                             void *addr)
 109 {
 110         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 111
 112         if (obj->vaddr)
 113                 return;
 114         else if (obj->gem.import_attach)
 115                 dma_buf_kunmap(obj->gem.import_attach->dmabuf, page, addr);
 116         else
 117                 vunmap(addr);
 118 }
 119
 120 static struct host1x_bo *tegra_bo_get(struct host1x_bo *bo)
 121 {
 122         struct tegra_bo *obj = host1x_to_tegra_bo(bo);
 123
 124         drm_gem_object_get(&obj->gem);
 125
 126         return bo;
 127 }
 128
 129 static const struct host1x_bo_ops tegra_bo_ops = {
 130         .get = tegra_bo_get,
 131         .put = tegra_bo_put,
 132         .pin = tegra_bo_pin,
 133         .unpin = tegra_bo_unpin,
 134         .mmap = tegra_bo_mmap,
 135         .munmap = tegra_bo_munmap,
 136         .kmap = tegra_bo_kmap,
 137         .kunmap = tegra_bo_kunmap,
 138 };
 139
 140 static int tegra_bo_iommu_map(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 141 {
 142         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
 143         int err;
 144
 145         if (bo->mm)
 146                 return -EBUSY;
 147
 148         bo->mm = kzalloc(sizeof(*bo->mm), GFP_KERNEL);
 149         if (!bo->mm)
 150                 return -ENOMEM;
 151
 152         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 153
 154         err = drm_mm_insert_node_generic(&tegra->mm,
 155                                          bo->mm, bo->gem.size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 156         if (err < 0) {
 157                 dev_err(tegra->drm->dev, "out of I/O virtual memory: %d\n",
 158                         err);
 159                 goto unlock;
 160         }
 161
 162         bo->iova = bo->mm->start;
 163
 164         bo->size = iommu_map_sg(tegra->domain, bo->iova, bo->sgt->sgl,
 165                                 bo->sgt->nents, prot);
 166         if (!bo->size) {
 167                 dev_err(tegra->drm->dev, "failed to map buffer\n");
 168                 err = -ENOMEM;
 169                 goto remove;
 170         }
 171
 172         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 173
 174         return 0;
 175
 176 remove:
 177         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 178 unlock:
 179         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 180         kfree(bo->mm);
 181         return err;
 182 }
 183
 184 static int tegra_bo_iommu_unmap(struct tegra_drm *tegra, struct tegra_bo *bo)
 185 {
 186         if (!bo->mm)
 187                 return 0;
 188
 189         mutex_lock(&tegra->mm_lock);
 190         iommu_unmap(tegra->domain, bo->iova, bo->size);
 191         drm_mm_remove_node(bo->mm);
 192         mutex_unlock(&tegra->mm_lock);
 193
 194         kfree(bo->mm);
 195
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 static struct tegra_bo *tegra_bo_alloc_object(struct drm_device *drm,
 200                                               size_t size)
 201 {
 202         struct tegra_bo *bo;
 203         int err;
 204
 205         bo = kzalloc(sizeof(*bo), GFP_KERNEL);
 206         if (!bo)
 207                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 208
 209         host1x_bo_init(&bo->base, &tegra_bo_ops);
 210         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 211
 212         err = drm_gem_object_init(drm, &bo->gem, size);
 213         if (err < 0)
 214                 goto free;
 215
 216         err = drm_gem_create_mmap_offset(&bo->gem);
 217         if (err < 0)
 218                 goto release;
 219
 220         return bo;
 221
 222 release:
 223         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 224 free:
 225         kfree(bo);
 226         return ERR_PTR(err);
 227 }
 228
 229 static void tegra_bo_free(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 230 {
 231         if (bo->pages) {
 232                 dma_unmap_sg(drm->dev, bo->sgt->sgl, bo->sgt->nents,
 233                              DMA_FROM_DEVICE);
 234                 drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, true, true);
 235                 sg_free_table(bo->sgt);
 236                 kfree(bo->sgt);
 237         } else if (bo->vaddr) {
 238                 dma_free_wc(drm->dev, bo->gem.size, bo->vaddr, bo->iova);
 239         }
 240 }
 241
 242 static int tegra_bo_get_pages(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 243 {
 244         int err;
 245
 246         bo->pages = drm_gem_get_pages(&bo->gem);
 247         if (IS_ERR(bo->pages))
 248                 return PTR_ERR(bo->pages);
 249
 250         bo->num_pages = bo->gem.size >> PAGE_SHIFT;
 251
 252         bo->sgt = drm_prime_pages_to_sg(bo->pages, bo->num_pages);
 253         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 254                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 255                 goto put_pages;
 256         }
 257
 258         err = dma_map_sg(drm->dev, bo->sgt->sgl, bo->sgt->nents,
 259                          DMA_FROM_DEVICE);
 260         if (err == 0) {
 261                 err = -EFAULT;
 262                 goto free_sgt;
 263         }
 264
 265         return 0;
 266
 267 free_sgt:
 268         sg_free_table(bo->sgt);
 269         kfree(bo->sgt);
 270 put_pages:
 271         drm_gem_put_pages(&bo->gem, bo->pages, false, false);
 272         return err;
 273 }
 274
 275 static int tegra_bo_alloc(struct drm_device *drm, struct tegra_bo *bo)
 276 {
 277         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 278         int err;
 279
 280         if (tegra->domain) {
 281                 err = tegra_bo_get_pages(drm, bo);
 282                 if (err < 0)
 283                         return err;
 284
 285                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 286                 if (err < 0) {
 287                         tegra_bo_free(drm, bo);
 288                         return err;
 289                 }
 290         } else {
 291                 size_t size = bo->gem.size;
 292
 293                 bo->vaddr = dma_alloc_wc(drm->dev, size, &bo->iova,
 294                                          GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 295                 if (!bo->vaddr) {
 296                         dev_err(drm->dev,
 297                                 "failed to allocate buffer of size %zu\n",
 298                                 size);
 299                         return -ENOMEM;
 300                 }
 301         }
 302
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 struct tegra_bo *tegra_bo_create(struct drm_device *drm, size_t size,
 307                                  unsigned long flags)
 308 {
 309         struct tegra_bo *bo;
 310         int err;
 311
 312         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, size);
 313         if (IS_ERR(bo))
 314                 return bo;
 315
 316         err = tegra_bo_alloc(drm, bo);
 317         if (err < 0)
 318                 goto release;
 319
 320         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_TILED)
 321                 bo->tiling.mode = TEGRA_BO_TILING_MODE_TILED;
 322
 323         if (flags & DRM_TEGRA_GEM_CREATE_BOTTOM_UP)
 324                 bo->flags |= TEGRA_BO_BOTTOM_UP;
 325
 326         return bo;
 327
 328 release:
 329         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 330         kfree(bo);
 331         return ERR_PTR(err);
 332 }
 333
 334 struct tegra_bo *tegra_bo_create_with_handle(struct drm_file *file,
 335                                              struct drm_device *drm,
 336                                              size_t size,
 337                                              unsigned long flags,
 338                                              u32 *handle)
 339 {
 340         struct tegra_bo *bo;
 341         int err;
 342
 343         bo = tegra_bo_create(drm, size, flags);
 344         if (IS_ERR(bo))
 345                 return bo;
 346
 347         err = drm_gem_handle_create(file, &bo->gem, handle);
 348         if (err) {
 349                 tegra_bo_free_object(&bo->gem);
 350                 return ERR_PTR(err);
 351         }
 352
 353         drm_gem_object_put_unlocked(&bo->gem);
 354
 355         return bo;
 356 }
 357
 358 static struct tegra_bo *tegra_bo_import(struct drm_device *drm,
 359                                         struct dma_buf *buf)
 360 {
 361         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 362         struct dma_buf_attachment *attach;
 363         struct tegra_bo *bo;
 364         int err;
 365
 366         bo = tegra_bo_alloc_object(drm, buf->size);
 367         if (IS_ERR(bo))
 368                 return bo;
 369
 370         attach = dma_buf_attach(buf, drm->dev);
 371         if (IS_ERR(attach)) {
 372                 err = PTR_ERR(attach);
 373                 goto free;
 374         }
 375
 376         get_dma_buf(buf);
 377
 378         bo->sgt = dma_buf_map_attachment(attach, DMA_TO_DEVICE);
 379         if (IS_ERR(bo->sgt)) {
 380                 err = PTR_ERR(bo->sgt);
 381                 goto detach;
 382         }
 383
 384         if (tegra->domain) {
 385                 err = tegra_bo_iommu_map(tegra, bo);
 386                 if (err < 0)
 387                         goto detach;
 388         } else {
 389                 if (bo->sgt->nents > 1) {
 390                         err = -EINVAL;
 391                         goto detach;
 392                 }
 393
 394                 bo->iova = sg_dma_address(bo->sgt->sgl);
 395         }
 396
 397         bo->gem.import_attach = attach;
 398
 399         return bo;
 400
 401 detach:
 402         if (!IS_ERR_OR_NULL(bo->sgt))
 403                 dma_buf_unmap_attachment(attach, bo->sgt, DMA_TO_DEVICE);
 404
 405         dma_buf_detach(buf, attach);
 406         dma_buf_put(buf);
 407 free:
 408         drm_gem_object_release(&bo->gem);
 409         kfree(bo);
 410         return ERR_PTR(err);
 411 }
 412
 413 void tegra_bo_free_object(struct drm_gem_object *gem)
 414 {
 415         struct tegra_drm *tegra = gem->dev->dev_private;
 416         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 417
 418         if (tegra->domain)
 419                 tegra_bo_iommu_unmap(tegra, bo);
 420
 421         if (gem->import_attach) {
 422                 dma_buf_unmap_attachment(gem->import_attach, bo->sgt,
 423                                          DMA_TO_DEVICE);
 424                 drm_prime_gem_destroy(gem, NULL);
 425         } else {
 426                 tegra_bo_free(gem->dev, bo);
 427         }
 428
 429         drm_gem_object_release(gem);
 430         kfree(bo);
 431 }
 432
 433 int tegra_bo_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *drm,
 434                          struct drm_mode_create_dumb *args)
 435 {
 436         unsigned int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 437         struct tegra_drm *tegra = drm->dev_private;
 438         struct tegra_bo *bo;
 439
 440         args->pitch = round_up(min_pitch, tegra->pitch_align);
 441         args->size = args->pitch * args->height;
 442
 443         bo = tegra_bo_create_with_handle(file, drm, args->size, 0,
 444                                          &args->handle);
 445         if (IS_ERR(bo))
 446                 return PTR_ERR(bo);
 447
 448         return 0;
 449 }
 450
 451 static vm_fault_t tegra_bo_fault(struct vm_fault *vmf)
 452 {
 453         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 454         struct drm_gem_object *gem = vma->vm_private_data;
 455         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 456         struct page *page;
 457         pgoff_t offset;
 458
 459         if (!bo->pages)
 460                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 461
 462         offset = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 463         page = bo->pages[offset];
 464
 465         return vmf_insert_page(vma, vmf->address, page);
 466 }
 467
 468 const struct vm_operations_struct tegra_bo_vm_ops = {
 469         .fault = tegra_bo_fault,
 470         .open = drm_gem_vm_open,
 471         .close = drm_gem_vm_close,
 472 };
 473
 474 int __tegra_gem_mmap(struct drm_gem_object *gem, struct vm_area_struct *vma)
 475 {
 476         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 477
 478         if (!bo->pages) {
 479                 unsigned long vm_pgoff = vma->vm_pgoff;
 480                 int err;
 481
 482                 /*
 483                  * Clear the VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap(),
 484                  * and set the vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM)
 485                  * to 0 as we want to map the whole buffer.
 486                  */
 487                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 488                 vma->vm_pgoff = 0;
 489
 490                 err = dma_mmap_wc(gem->dev->dev, vma, bo->vaddr, bo->iova,
 491                                   gem->size);
 492                 if (err < 0) {
 493                         drm_gem_vm_close(vma);
 494                         return err;
 495                 }
 496
 497                 vma->vm_pgoff = vm_pgoff;
 498         } else {
 499                 pgprot_t prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
 500
 501                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
 502                 vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 503
 504                 vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(prot);
 505         }
 506
 507         return 0;
 508 }
 509
 510 int tegra_drm_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 511 {
 512         struct drm_gem_object *gem;
 513         int err;
 514
 515         err = drm_gem_mmap(file, vma);
 516         if (err < 0)
 517                 return err;
 518
 519         gem = vma->vm_private_data;
 520
 521         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
 522 }
 523
 524 static struct sg_table *
 525 tegra_gem_prime_map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 526                             enum dma_data_direction dir)
 527 {
 528         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 529         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 530         struct sg_table *sgt;
 531
 532         sgt = kmalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 533         if (!sgt)
 534                 return NULL;
 535
 536         if (bo->pages) {
 537                 if (sg_alloc_table_from_pages(sgt, bo->pages, bo->num_pages,
 538                                               0, gem->size, GFP_KERNEL) < 0)
 539                         goto free;
 540         } else {
 541                 if (dma_get_sgtable(attach->dev, sgt, bo->vaddr, bo->iova,
 542                                     gem->size) < 0)
 543                         goto free;
 544         }
 545
 546         if (dma_map_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir) == 0)
 547                 goto free;
 548
 549         return sgt;
 550
 551 free:
 552         sg_free_table(sgt);
 553         kfree(sgt);
 554         return NULL;
 555 }
 556
 557 static void tegra_gem_prime_unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
 558                                           struct sg_table *sgt,
 559                                           enum dma_data_direction dir)
 560 {
 561         struct drm_gem_object *gem = attach->dmabuf->priv;
 562         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 563
 564         if (bo->pages)
 565                 dma_unmap_sg(attach->dev, sgt->sgl, sgt->nents, dir);
 566
 567         sg_free_table(sgt);
 568         kfree(sgt);
 569 }
 570
 571 static void tegra_gem_prime_release(struct dma_buf *buf)
 572 {
 573         drm_gem_dmabuf_release(buf);
 574 }
 575
 576 static int tegra_gem_prime_begin_cpu_access(struct dma_buf *buf,
 577                                             enum dma_data_direction direction)
 578 {
 579         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 580         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 581         struct drm_device *drm = gem->dev;
 582
 583         if (bo->pages)
 584                 dma_sync_sg_for_cpu(drm->dev, bo->sgt->sgl, bo->sgt->nents,
 585                                     DMA_FROM_DEVICE);
 586
 587         return 0;
 588 }
 589
 590 static int tegra_gem_prime_end_cpu_access(struct dma_buf *buf,
 591                                           enum dma_data_direction direction)
 592 {
 593         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 594         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 595         struct drm_device *drm = gem->dev;
 596
 597         if (bo->pages)
 598                 dma_sync_sg_for_device(drm->dev, bo->sgt->sgl, bo->sgt->nents,
 599                                        DMA_TO_DEVICE);
 600
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 static void *tegra_gem_prime_kmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page)
 605 {
 606         return NULL;
 607 }
 608
 609 static void tegra_gem_prime_kunmap(struct dma_buf *buf, unsigned long page,
 610                                    void *addr)
 611 {
 612 }
 613
 614 static int tegra_gem_prime_mmap(struct dma_buf *buf, struct vm_area_struct *vma)
 615 {
 616         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 617         int err;
 618
 619         err = drm_gem_mmap_obj(gem, gem->size, vma);
 620         if (err < 0)
 621                 return err;
 622
 623         return __tegra_gem_mmap(gem, vma);
 624 }
 625
 626 static void *tegra_gem_prime_vmap(struct dma_buf *buf)
 627 {
 628         struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 629         struct tegra_bo *bo = to_tegra_bo(gem);
 630
 631         return bo->vaddr;
 632 }
 633
 634 static void tegra_gem_prime_vunmap(struct dma_buf *buf, void *vaddr)
 635 {
 636 }
 637
 638 static const struct dma_buf_ops tegra_gem_prime_dmabuf_ops = {
 639         .map_dma_buf = tegra_gem_prime_map_dma_buf,
 640         .unmap_dma_buf = tegra_gem_prime_unmap_dma_buf,
 641         .release = tegra_gem_prime_release,
 642         .begin_cpu_access = tegra_gem_prime_begin_cpu_access,
 643         .end_cpu_access = tegra_gem_prime_end_cpu_access,
 644         .map = tegra_gem_prime_kmap,
 645         .unmap = tegra_gem_prime_kunmap,
 646         .mmap = tegra_gem_prime_mmap,
 647         .vmap = tegra_gem_prime_vmap,
 648         .vunmap = tegra_gem_prime_vunmap,
 649 };
 650
 651 struct dma_buf *tegra_gem_prime_export(struct drm_gem_object *gem,
 652                                        int flags)
 653 {
 654         DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO(exp_info);
 655
 656         exp_info.exp_name = KBUILD_MODNAME;
 657         exp_info.owner = gem->dev->driver->fops->owner;
 658         exp_info.ops = &tegra_gem_prime_dmabuf_ops;
 659         exp_info.size = gem->size;
 660         exp_info.flags = flags;
 661         exp_info.priv = gem;
 662
 663         return drm_gem_dmabuf_export(gem->dev, &exp_info);
 664 }
 665
 666 struct drm_gem_object *tegra_gem_prime_import(struct drm_device *drm,
 667                                               struct dma_buf *buf)
 668 {
 669         struct tegra_bo *bo;
 670
 671         if (buf->ops == &tegra_gem_prime_dmabuf_ops) {
 672                 struct drm_gem_object *gem = buf->priv;
 673
 674                 if (gem->dev == drm) {
 675                         drm_gem_object_get(gem);
 676                         return gem;
 677                 }
 678         }
 679
 680         bo = tegra_bo_import(drm, buf);
 681         if (IS_ERR(bo))
 682                 return ERR_CAST(bo);
 683
 684         return &bo->gem;
 685 }