GNU Linux-libre 4.19.245-gnu1
[releases.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 /*
2  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
3  *
4  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
5  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
6  *
7  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
8  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
9  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
10  * refining of this idea.
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
13  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
14  * the Free Software Foundation.
15  *
16  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
17  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
19  * more details.
20  *
21  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
22  * this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
23  */
24
25 #include <linux/fs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/dma-buf.h>
28 #include <linux/dma-fence.h>
29 #include <linux/anon_inodes.h>
30 #include <linux/export.h>
31 #include <linux/debugfs.h>
32 #include <linux/module.h>
33 #include <linux/seq_file.h>
34 #include <linux/poll.h>
35 #include <linux/reservation.h>
36 #include <linux/mm.h>
37
38 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
39
40 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
41
42 struct dma_buf_list {
43         struct list_head head;
44         struct mutex lock;
45 };
46
47 static struct dma_buf_list db_list;
48
49 static int dma_buf_release(struct inode *inode, struct file *file)
50 {
51         struct dma_buf *dmabuf;
52
53         if (!is_dma_buf_file(file))
54                 return -EINVAL;
55
56         dmabuf = file->private_data;
57
58         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
59
60         /*
61          * Any fences that a dma-buf poll can wait on should be signaled
62          * before releasing dma-buf. This is the responsibility of each
63          * driver that uses the reservation objects.
64          *
65          * If you hit this BUG() it means someone dropped their ref to the
66          * dma-buf while still having pending operation to the buffer.
67          */
68         BUG_ON(dmabuf->cb_shared.active || dmabuf->cb_excl.active);
69
70         dmabuf->ops->release(dmabuf);
71
72         mutex_lock(&db_list.lock);
73         list_del(&dmabuf->list_node);
74         mutex_unlock(&db_list.lock);
75
76         if (dmabuf->resv == (struct reservation_object *)&dmabuf[1])
77                 reservation_object_fini(dmabuf->resv);
78
79         module_put(dmabuf->owner);
80         kfree(dmabuf);
81         return 0;
82 }
83
84 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
85 {
86         struct dma_buf *dmabuf;
87
88         if (!is_dma_buf_file(file))
89                 return -EINVAL;
90
91         dmabuf = file->private_data;
92
93         /* check for overflowing the buffer's size */
94         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
95             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
96                 return -EINVAL;
97
98         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
99 }
100
101 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
102 {
103         struct dma_buf *dmabuf;
104         loff_t base;
105
106         if (!is_dma_buf_file(file))
107                 return -EBADF;
108
109         dmabuf = file->private_data;
110
111         /* only support discovering the end of the buffer,
112            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
113            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
114         if (whence == SEEK_END)
115                 base = dmabuf->size;
116         else if (whence == SEEK_SET)
117                 base = 0;
118         else
119                 return -EINVAL;
120
121         if (offset != 0)
122                 return -EINVAL;
123
124         return base + offset;
125 }
126
127 /**
128  * DOC: fence polling
129  *
130  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
131  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct fence) can
132  * be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
133  * provided in the &reservation_object structure.
134  *
135  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
136  * and related system calls:
137  *
138  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
139  *   most recent write or exclusive fence.
140  *
141  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
142  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
143  *
144  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
145  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
146  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
147  */
148
149 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
150 {
151         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
152         unsigned long flags;
153
154         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
155         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
156         dcb->active = 0;
157         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
158 }
159
160 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
161 {
162         struct dma_buf *dmabuf;
163         struct reservation_object *resv;
164         struct reservation_object_list *fobj;
165         struct dma_fence *fence_excl;
166         __poll_t events;
167         unsigned shared_count, seq;
168
169         dmabuf = file->private_data;
170         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
171                 return EPOLLERR;
172
173         resv = dmabuf->resv;
174
175         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
176
177         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
178         if (!events)
179                 return 0;
180
181 retry:
182         seq = read_seqcount_begin(&resv->seq);
183         rcu_read_lock();
184
185         fobj = rcu_dereference(resv->fence);
186         if (fobj)
187                 shared_count = fobj->shared_count;
188         else
189                 shared_count = 0;
190         fence_excl = rcu_dereference(resv->fence_excl);
191         if (read_seqcount_retry(&resv->seq, seq)) {
192                 rcu_read_unlock();
193                 goto retry;
194         }
195
196         if (fence_excl && (!(events & EPOLLOUT) || shared_count == 0)) {
197                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_excl;
198                 __poll_t pevents = EPOLLIN;
199
200                 if (shared_count == 0)
201                         pevents |= EPOLLOUT;
202
203                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
204                 if (dcb->active) {
205                         dcb->active |= pevents;
206                         events &= ~pevents;
207                 } else
208                         dcb->active = pevents;
209                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
210
211                 if (events & pevents) {
212                         if (!dma_fence_get_rcu(fence_excl)) {
213                                 /* force a recheck */
214                                 events &= ~pevents;
215                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
216                         } else if (!dma_fence_add_callback(fence_excl, &dcb->cb,
217                                                            dma_buf_poll_cb)) {
218                                 events &= ~pevents;
219                                 dma_fence_put(fence_excl);
220                         } else {
221                                 /*
222                                  * No callback queued, wake up any additional
223                                  * waiters.
224                                  */
225                                 dma_fence_put(fence_excl);
226                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
227                         }
228                 }
229         }
230
231         if ((events & EPOLLOUT) && shared_count > 0) {
232                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_shared;
233                 int i;
234
235                 /* Only queue a new callback if no event has fired yet */
236                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
237                 if (dcb->active)
238                         events &= ~EPOLLOUT;
239                 else
240                         dcb->active = EPOLLOUT;
241                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
242
243                 if (!(events & EPOLLOUT))
244                         goto out;
245
246                 for (i = 0; i < shared_count; ++i) {
247                         struct dma_fence *fence = rcu_dereference(fobj->shared[i]);
248
249                         if (!dma_fence_get_rcu(fence)) {
250                                 /*
251                                  * fence refcount dropped to zero, this means
252                                  * that fobj has been freed
253                                  *
254                                  * call dma_buf_poll_cb and force a recheck!
255                                  */
256                                 events &= ~EPOLLOUT;
257                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
258                                 break;
259                         }
260                         if (!dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb,
261                                                     dma_buf_poll_cb)) {
262                                 dma_fence_put(fence);
263                                 events &= ~EPOLLOUT;
264                                 break;
265                         }
266                         dma_fence_put(fence);
267                 }
268
269                 /* No callback queued, wake up any additional waiters. */
270                 if (i == shared_count)
271                         dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
272         }
273
274 out:
275         rcu_read_unlock();
276         return events;
277 }
278
279 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
280                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
281 {
282         struct dma_buf *dmabuf;
283         struct dma_buf_sync sync;
284         enum dma_data_direction direction;
285         int ret;
286
287         dmabuf = file->private_data;
288
289         switch (cmd) {
290         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
291                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
292                         return -EFAULT;
293
294                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
295                         return -EINVAL;
296
297                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
298                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
299                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
300                         break;
301                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
302                         direction = DMA_TO_DEVICE;
303                         break;
304                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
305                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
306                         break;
307                 default:
308                         return -EINVAL;
309                 }
310
311                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
312                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
313                 else
314                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
315
316                 return ret;
317         default:
318                 return -ENOTTY;
319         }
320 }
321
322 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
323         .release        = dma_buf_release,
324         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
325         .llseek         = dma_buf_llseek,
326         .poll           = dma_buf_poll,
327         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
328 #ifdef CONFIG_COMPAT
329         .compat_ioctl   = dma_buf_ioctl,
330 #endif
331 };
332
333 /*
334  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
335  */
336 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
337 {
338         return file->f_op == &dma_buf_fops;
339 }
340
341 /**
342  * DOC: dma buf device access
343  *
344  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
345  * is fairly simple:
346  *
347  * 1. The exporter defines his exporter instance using
348  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
349  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
350  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
351  *
352  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
353  *    to share with: First the filedescriptor is converted to a &dma_buf using
354  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
355  *    dma_buf_attach().
356  *
357  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
358  *    backing storage.
359  *
360  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
361  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
362  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
363  *
364  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
365  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
366  *    reference acquired with dma_buf_get by calling dma_buf_put().
367  *
368  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
369  * &dma_buf_ops.
370  */
371
372 /**
373  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
374  * with this buffer, so it can be exported.
375  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
376  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
377  *
378  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
379  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
380  *                      for further details.
381  *
382  * Returns, on success, a newly created dma_buf object, which wraps the
383  * supplied private data and operations for dma_buf_ops. On either missing
384  * ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative error.
385  *
386  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
387  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
388  */
389 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
390 {
391         struct dma_buf *dmabuf;
392         struct reservation_object *resv = exp_info->resv;
393         struct file *file;
394         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
395         int ret;
396
397         if (!exp_info->resv)
398                 alloc_size += sizeof(struct reservation_object);
399         else
400                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
401                 alloc_size += 1;
402
403         if (WARN_ON(!exp_info->priv
404                           || !exp_info->ops
405                           || !exp_info->ops->map_dma_buf
406                           || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
407                           || !exp_info->ops->release
408                           || !exp_info->ops->map
409                           || !exp_info->ops->mmap)) {
410                 return ERR_PTR(-EINVAL);
411         }
412
413         if (!try_module_get(exp_info->owner))
414                 return ERR_PTR(-ENOENT);
415
416         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
417         if (!dmabuf) {
418                 ret = -ENOMEM;
419                 goto err_module;
420         }
421
422         dmabuf->priv = exp_info->priv;
423         dmabuf->ops = exp_info->ops;
424         dmabuf->size = exp_info->size;
425         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
426         dmabuf->owner = exp_info->owner;
427         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
428         dmabuf->cb_excl.poll = dmabuf->cb_shared.poll = &dmabuf->poll;
429         dmabuf->cb_excl.active = dmabuf->cb_shared.active = 0;
430
431         if (!resv) {
432                 resv = (struct reservation_object *)&dmabuf[1];
433                 reservation_object_init(resv);
434         }
435         dmabuf->resv = resv;
436
437         file = anon_inode_getfile("dmabuf", &dma_buf_fops, dmabuf,
438                                         exp_info->flags);
439         if (IS_ERR(file)) {
440                 ret = PTR_ERR(file);
441                 goto err_dmabuf;
442         }
443
444         file->f_mode |= FMODE_LSEEK;
445         dmabuf->file = file;
446
447         mutex_init(&dmabuf->lock);
448         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
449
450         mutex_lock(&db_list.lock);
451         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
452         mutex_unlock(&db_list.lock);
453
454         return dmabuf;
455
456 err_dmabuf:
457         kfree(dmabuf);
458 err_module:
459         module_put(exp_info->owner);
460         return ERR_PTR(ret);
461 }
462 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_export);
463
464 /**
465  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given dma_buf
466  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
467  * @flags:      [in]    flags to give to fd
468  *
469  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
470  */
471 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
472 {
473         int fd;
474
475         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
476                 return -EINVAL;
477
478         fd = get_unused_fd_flags(flags);
479         if (fd < 0)
480                 return fd;
481
482         fd_install(fd, dmabuf->file);
483
484         return fd;
485 }
486 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_fd);
487
488 /**
489  * dma_buf_get - returns the dma_buf structure related to an fd
490  * @fd: [in]    fd associated with the dma_buf to be returned
491  *
492  * On success, returns the dma_buf structure associated with an fd; uses
493  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
494  * otherwise.
495  */
496 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
497 {
498         struct file *file;
499
500         file = fget(fd);
501
502         if (!file)
503                 return ERR_PTR(-EBADF);
504
505         if (!is_dma_buf_file(file)) {
506                 fput(file);
507                 return ERR_PTR(-EINVAL);
508         }
509
510         return file->private_data;
511 }
512 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_get);
513
514 /**
515  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
516  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
517  *
518  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
519  *
520  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
521  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
522  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
523  */
524 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
525 {
526         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
527                 return;
528
529         fput(dmabuf->file);
530 }
531 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_put);
532
533 /**
534  * dma_buf_attach - Add the device to dma_buf's attachments list; optionally,
535  * calls attach() of dma_buf_ops to allow device-specific attach functionality
536  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
537  * @dev:        [in]    device to be attached.
538  *
539  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
540  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
541  *
542  * Returns:
543  *
544  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
545  * error code wrapped into a pointer on failure.
546  *
547  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
548  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
549  * indicated with the error code -EBUSY.
550  */
551 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
552                                           struct device *dev)
553 {
554         struct dma_buf_attachment *attach;
555         int ret;
556
557         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
558                 return ERR_PTR(-EINVAL);
559
560         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
561         if (!attach)
562                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
563
564         attach->dev = dev;
565         attach->dmabuf = dmabuf;
566
567         mutex_lock(&dmabuf->lock);
568
569         if (dmabuf->ops->attach) {
570                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
571                 if (ret)
572                         goto err_attach;
573         }
574         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
575
576         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
577         return attach;
578
579 err_attach:
580         kfree(attach);
581         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
582         return ERR_PTR(ret);
583 }
584 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_attach);
585
586 /**
587  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list;
588  * optionally calls detach() of dma_buf_ops for device-specific detach
589  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
590  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
591  *
592  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
593  */
594 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
595 {
596         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach))
597                 return;
598
599         mutex_lock(&dmabuf->lock);
600         list_del(&attach->node);
601         if (dmabuf->ops->detach)
602                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
603
604         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
605         kfree(attach);
606 }
607 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_detach);
608
609 /**
610  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
611  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
612  * dma_buf_ops.
613  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
614  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
615  *
616  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
617  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
618  *
619  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
620  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
621  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
622  * time.
623  */
624 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
625                                         enum dma_data_direction direction)
626 {
627         struct sg_table *sg_table;
628
629         might_sleep();
630
631         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
632                 return ERR_PTR(-EINVAL);
633
634         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
635         if (!sg_table)
636                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
637
638         return sg_table;
639 }
640 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_map_attachment);
641
642 /**
643  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
644  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
645  * dma_buf_ops.
646  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
647  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
648  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
649  *
650  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
651  */
652 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
653                                 struct sg_table *sg_table,
654                                 enum dma_data_direction direction)
655 {
656         might_sleep();
657
658         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
659                 return;
660
661         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
662                                                 direction);
663 }
664 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_unmap_attachment);
665
666 /**
667  * DOC: cpu access
668  *
669  * There are mutliple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
670  *
671  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
672  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
673  *   sending it away. Cache coherency is handled by braketing any transactions
674  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
675  *   access.
676  *
677  *   To support dma_buf objects residing in highmem cpu access is page-based
678  *   using an api similar to kmap. Accessing a dma_buf is done in aligned chunks
679  *   of PAGE_SIZE size. Before accessing a chunk it needs to be mapped, which
680  *   returns a pointer in kernel virtual address space. Afterwards the chunk
681  *   needs to be unmapped again. There is no limit on how often a given chunk
682  *   can be mapped and unmapped, i.e. the importer does not need to call
683  *   begin_cpu_access again before mapping the same chunk again.
684  *
685  *   Interfaces::
686  *      void \*dma_buf_kmap(struct dma_buf \*, unsigned long);
687  *      void dma_buf_kunmap(struct dma_buf \*, unsigned long, void \*);
688  *
689  *   Implementing the functions is optional for exporters and for importers all
690  *   the restrictions of using kmap apply.
691  *
692  *   dma_buf kmap calls outside of the range specified in begin_cpu_access are
693  *   undefined. If the range is not PAGE_SIZE aligned, kmap needs to succeed on
694  *   the partial chunks at the beginning and end but may return stale or bogus
695  *   data outside of the range (in these partial chunks).
696  *
697  *   For some cases the overhead of kmap can be too high, a vmap interface
698  *   is introduced. This interface should be used very carefully, as vmalloc
699  *   space is a limited resources on many architectures.
700  *
701  *   Interfaces::
702  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf)
703  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, void \*vaddr)
704  *
705  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
706  *   it runs out of vmalloc space. Fallback to kmap should be implemented. Note
707  *   that the dma-buf layer keeps a reference count for all vmap access and
708  *   calls down into the exporter's vmap function only when no vmapping exists,
709  *   and only unmaps it once. Protection against concurrent vmap/vunmap calls is
710  *   provided by taking the dma_buf->lock mutex.
711  *
712  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
713  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
714  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
715  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
716  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
717  *   replace ION buffers mmap support was needed.
718  *
719  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
720  *   fd. But like for CPU access there's a need to braket the actual access,
721  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
722  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
723  *   be restarted.
724  *
725  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
726  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
727  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
728  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
729  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
730  *   sequence would be used like following:
731  *
732  *     - mmap dma-buf fd
733  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
734  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
735  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
736  *       device)
737  *     - munmap once you don't need the buffer any more
738  *
739  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
740  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
741  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
742  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
743  *
744  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
745  *
746  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
747  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
748  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
749  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
750  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
751  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
752  *
753  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
754  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
755  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
756  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
757  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
758  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
759  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
760  *
761  *   Interface::
762  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
763  *                     unsigned long);
764  *
765  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
766  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with dma_buf->file will
767  *   equally achieve that for a dma-buf object.
768  */
769
770 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
771                                       enum dma_data_direction direction)
772 {
773         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
774                       direction == DMA_TO_DEVICE);
775         struct reservation_object *resv = dmabuf->resv;
776         long ret;
777
778         /* Wait on any implicit rendering fences */
779         ret = reservation_object_wait_timeout_rcu(resv, write, true,
780                                                   MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
781         if (ret < 0)
782                 return ret;
783
784         return 0;
785 }
786
787 /**
788  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
789  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
790  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
791  * specified access direction.
792  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
793  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
794  *
795  * After the cpu access is complete the caller should call
796  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is braketed by both calls is
797  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
798  *
799  * Can return negative error values, returns 0 on success.
800  */
801 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
802                              enum dma_data_direction direction)
803 {
804         int ret = 0;
805
806         if (WARN_ON(!dmabuf))
807                 return -EINVAL;
808
809         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
810                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
811
812         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
813          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
814          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
815          */
816         if (ret == 0)
817                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
818
819         return ret;
820 }
821 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_begin_cpu_access);
822
823 /**
824  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
825  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
826  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
827  * specified access direction.
828  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
829  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
830  *
831  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
832  *
833  * Can return negative error values, returns 0 on success.
834  */
835 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
836                            enum dma_data_direction direction)
837 {
838         int ret = 0;
839
840         WARN_ON(!dmabuf);
841
842         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
843                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
844
845         return ret;
846 }
847 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_end_cpu_access);
848
849 /**
850  * dma_buf_kmap - Map a page of the buffer object into kernel address space. The
851  * same restrictions as for kmap and friends apply.
852  * @dmabuf:     [in]    buffer to map page from.
853  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
854  *
855  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
856  * need to be done in begin_cpu_access.
857  */
858 void *dma_buf_kmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
859 {
860         WARN_ON(!dmabuf);
861
862         if (!dmabuf->ops->map)
863                 return NULL;
864         return dmabuf->ops->map(dmabuf, page_num);
865 }
866 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap);
867
868 /**
869  * dma_buf_kunmap - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap.
870  * @dmabuf:     [in]    buffer to unmap page from.
871  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
872  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap.
873  *
874  * This call must always succeed.
875  */
876 void dma_buf_kunmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
877                     void *vaddr)
878 {
879         WARN_ON(!dmabuf);
880
881         if (dmabuf->ops->unmap)
882                 dmabuf->ops->unmap(dmabuf, page_num, vaddr);
883 }
884 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap);
885
886
887 /**
888  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
889  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
890  * @vma:        [in]    vma for the mmap
891  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
892  *                      dma-buf buffer.
893  *
894  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
895  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
896  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
897  * set up the mapping.
898  *
899  * Can return negative error values, returns 0 on success.
900  */
901 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
902                  unsigned long pgoff)
903 {
904         struct file *oldfile;
905         int ret;
906
907         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
908                 return -EINVAL;
909
910         /* check for offset overflow */
911         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
912                 return -EOVERFLOW;
913
914         /* check for overflowing the buffer's size */
915         if (pgoff + vma_pages(vma) >
916             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
917                 return -EINVAL;
918
919         /* readjust the vma */
920         get_file(dmabuf->file);
921         oldfile = vma->vm_file;
922         vma->vm_file = dmabuf->file;
923         vma->vm_pgoff = pgoff;
924
925         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
926         if (ret) {
927                 /* restore old parameters on failure */
928                 vma->vm_file = oldfile;
929                 fput(dmabuf->file);
930         } else {
931                 if (oldfile)
932                         fput(oldfile);
933         }
934         return ret;
935
936 }
937 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_mmap);
938
939 /**
940  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
941  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
942  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
943  *
944  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
945  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
946  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
947  * Please attempt to use kmap/kunmap before thinking about these interfaces.
948  *
949  * Returns NULL on error.
950  */
951 void *dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf)
952 {
953         void *ptr;
954
955         if (WARN_ON(!dmabuf))
956                 return NULL;
957
958         if (!dmabuf->ops->vmap)
959                 return NULL;
960
961         mutex_lock(&dmabuf->lock);
962         if (dmabuf->vmapping_counter) {
963                 dmabuf->vmapping_counter++;
964                 BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
965                 ptr = dmabuf->vmap_ptr;
966                 goto out_unlock;
967         }
968
969         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr);
970
971         ptr = dmabuf->ops->vmap(dmabuf);
972         if (WARN_ON_ONCE(IS_ERR(ptr)))
973                 ptr = NULL;
974         if (!ptr)
975                 goto out_unlock;
976
977         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
978         dmabuf->vmapping_counter = 1;
979
980 out_unlock:
981         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
982         return ptr;
983 }
984 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vmap);
985
986 /**
987  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
988  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
989  * @vaddr:      [in]    vmap to vunmap
990  */
991 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, void *vaddr)
992 {
993         if (WARN_ON(!dmabuf))
994                 return;
995
996         BUG_ON(!dmabuf->vmap_ptr);
997         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
998         BUG_ON(dmabuf->vmap_ptr != vaddr);
999
1000         mutex_lock(&dmabuf->lock);
1001         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1002                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1003                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, vaddr);
1004                 dmabuf->vmap_ptr = NULL;
1005         }
1006         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vunmap);
1009
1010 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1011 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1012 {
1013         int ret;
1014         struct dma_buf *buf_obj;
1015         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1016         struct reservation_object *robj;
1017         struct reservation_object_list *fobj;
1018         struct dma_fence *fence;
1019         unsigned seq;
1020         int count = 0, attach_count, shared_count, i;
1021         size_t size = 0;
1022
1023         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1024
1025         if (ret)
1026                 return ret;
1027
1028         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1029         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\n",
1030                    "size", "flags", "mode", "count");
1031
1032         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1033                 ret = mutex_lock_interruptible(&buf_obj->lock);
1034
1035                 if (ret) {
1036                         seq_puts(s,
1037                                  "\tERROR locking buffer object: skipping\n");
1038                         continue;
1039                 }
1040
1041                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\n",
1042                                 buf_obj->size,
1043                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1044                                 file_count(buf_obj->file),
1045                                 buf_obj->exp_name);
1046
1047                 robj = buf_obj->resv;
1048                 while (true) {
1049                         seq = read_seqcount_begin(&robj->seq);
1050                         rcu_read_lock();
1051                         fobj = rcu_dereference(robj->fence);
1052                         shared_count = fobj ? fobj->shared_count : 0;
1053                         fence = rcu_dereference(robj->fence_excl);
1054                         if (!read_seqcount_retry(&robj->seq, seq))
1055                                 break;
1056                         rcu_read_unlock();
1057                 }
1058
1059                 if (fence)
1060                         seq_printf(s, "\tExclusive fence: %s %s %ssignalled\n",
1061                                    fence->ops->get_driver_name(fence),
1062                                    fence->ops->get_timeline_name(fence),
1063                                    dma_fence_is_signaled(fence) ? "" : "un");
1064                 for (i = 0; i < shared_count; i++) {
1065                         fence = rcu_dereference(fobj->shared[i]);
1066                         if (!dma_fence_get_rcu(fence))
1067                                 continue;
1068                         seq_printf(s, "\tShared fence: %s %s %ssignalled\n",
1069                                    fence->ops->get_driver_name(fence),
1070                                    fence->ops->get_timeline_name(fence),
1071                                    dma_fence_is_signaled(fence) ? "" : "un");
1072                         dma_fence_put(fence);
1073                 }
1074                 rcu_read_unlock();
1075
1076                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1077                 attach_count = 0;
1078
1079                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1080                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1081                         attach_count++;
1082                 }
1083
1084                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1085                                 attach_count);
1086
1087                 count++;
1088                 size += buf_obj->size;
1089                 mutex_unlock(&buf_obj->lock);
1090         }
1091
1092         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1093
1094         mutex_unlock(&db_list.lock);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 static int dma_buf_debug_open(struct inode *inode, struct file *file)
1099 {
1100         return single_open(file, dma_buf_debug_show, NULL);
1101 }
1102
1103 static const struct file_operations dma_buf_debug_fops = {
1104         .open           = dma_buf_debug_open,
1105         .read           = seq_read,
1106         .llseek         = seq_lseek,
1107         .release        = single_release,
1108 };
1109
1110 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1111
1112 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1113 {
1114         struct dentry *d;
1115         int err = 0;
1116
1117         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1118         if (IS_ERR(d))
1119                 return PTR_ERR(d);
1120
1121         dma_buf_debugfs_dir = d;
1122
1123         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1124                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1125         if (IS_ERR(d)) {
1126                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1127                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1128                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1129                 err = PTR_ERR(d);
1130         }
1131
1132         return err;
1133 }
1134
1135 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1136 {
1137         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1138 }
1139 #else
1140 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1141 {
1142         return 0;
1143 }
1144 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1145 {
1146 }
1147 #endif
1148
1149 static int __init dma_buf_init(void)
1150 {
1151         mutex_init(&db_list.lock);
1152         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1153         dma_buf_init_debugfs();
1154         return 0;
1155 }
1156 subsys_initcall(dma_buf_init);
1157
1158 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1159 {
1160         dma_buf_uninit_debugfs();
1161 }
1162 __exitcall(dma_buf_deinit);