drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_drm_gem.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) Fuzhou Rockchip Electronics Co.Ltd
   3  * Author:Mark Yao <mark.yao@rock-chips.com>
   4  *
   5  * This software is licensed under the terms of the GNU General Public
   6  * License version 2, as published by the Free Software Foundation, and
   7  * may be copied, distributed, and modified under those terms.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  */
  14
  15 #include <drm/drm.h>
  16 #include <drm/drmP.h>
  17 #include <drm/drm_gem.h>
  18 #include <drm/drm_vma_manager.h>
  19
  20 #include <linux/dma-buf.h>
  21 #include <linux/iommu.h>
  22
  23 #include "rockchip_drm_drv.h"
  24 #include "rockchip_drm_gem.h"
  25
  26 static int rockchip_gem_iommu_map(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  27 {
  28         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  29         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  30         int prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  31         ssize_t ret;
  32
  33         mutex_lock(&private->mm_lock);
  34         ret = drm_mm_insert_node_generic(&private->mm, &rk_obj->mm,
  35                                          rk_obj->base.size, PAGE_SIZE,
  36                                          0, 0);
  37         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  38
  39         if (ret < 0) {
  40                 DRM_ERROR("out of I/O virtual memory: %zd\n", ret);
  41                 return ret;
  42         }
  43
  44         rk_obj->dma_addr = rk_obj->mm.start;
  45
  46         ret = iommu_map_sg(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->sgt->sgl,
  47                            rk_obj->sgt->nents, prot);
  48         if (ret < rk_obj->base.size) {
  49                 DRM_ERROR("failed to map buffer: size=%zd request_size=%zd\n",
  50                           ret, rk_obj->base.size);
  51                 ret = -ENOMEM;
  52                 goto err_remove_node;
  53         }
  54
  55         rk_obj->size = ret;
  56
  57         return 0;
  58
  59 err_remove_node:
  60         mutex_lock(&private->mm_lock);
  61         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  62         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  63
  64         return ret;
  65 }
  66
  67 static int rockchip_gem_iommu_unmap(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  68 {
  69         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  70         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
  71
  72         iommu_unmap(private->domain, rk_obj->dma_addr, rk_obj->size);
  73
  74         mutex_lock(&private->mm_lock);
  75
  76         drm_mm_remove_node(&rk_obj->mm);
  77
  78         mutex_unlock(&private->mm_lock);
  79
  80         return 0;
  81 }
  82
  83 static int rockchip_gem_get_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
  84 {
  85         struct drm_device *drm = rk_obj->base.dev;
  86         int ret, i;
  87         struct scatterlist *s;
  88
  89         rk_obj->pages = drm_gem_get_pages(&rk_obj->base);
  90         if (IS_ERR(rk_obj->pages))
  91                 return PTR_ERR(rk_obj->pages);
  92
  93         rk_obj->num_pages = rk_obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
  94
  95         rk_obj->sgt = drm_prime_pages_to_sg(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
  96         if (IS_ERR(rk_obj->sgt)) {
  97                 ret = PTR_ERR(rk_obj->sgt);
  98                 goto err_put_pages;
  99         }
 100
 101         /*
 102          * Fake up the SG table so that dma_sync_sg_for_device() can be used
 103          * to flush the pages associated with it.
 104          *
 105          * TODO: Replace this by drm_clflush_sg() once it can be implemented
 106          * without relying on symbols that are not exported.
 107          */
 108         for_each_sg(rk_obj->sgt->sgl, s, rk_obj->sgt->nents, i)
 109                 sg_dma_address(s) = sg_phys(s);
 110
 111         dma_sync_sg_for_device(drm->dev, rk_obj->sgt->sgl, rk_obj->sgt->nents,
 112                                DMA_TO_DEVICE);
 113
 114         return 0;
 115
 116 err_put_pages:
 117         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, false, false);
 118         return ret;
 119 }
 120
 121 static void rockchip_gem_put_pages(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 122 {
 123         sg_free_table(rk_obj->sgt);
 124         kfree(rk_obj->sgt);
 125         drm_gem_put_pages(&rk_obj->base, rk_obj->pages, true, true);
 126 }
 127
 128 static int rockchip_gem_alloc_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 129                                     bool alloc_kmap)
 130 {
 131         int ret;
 132
 133         ret = rockchip_gem_get_pages(rk_obj);
 134         if (ret < 0)
 135                 return ret;
 136
 137         ret = rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 138         if (ret < 0)
 139                 goto err_free;
 140
 141         if (alloc_kmap) {
 142                 rk_obj->kvaddr = vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 143                                       pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 144                 if (!rk_obj->kvaddr) {
 145                         DRM_ERROR("failed to vmap() buffer\n");
 146                         ret = -ENOMEM;
 147                         goto err_unmap;
 148                 }
 149         }
 150
 151         return 0;
 152
 153 err_unmap:
 154         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 155 err_free:
 156         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 157
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 static int rockchip_gem_alloc_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 162                                   bool alloc_kmap)
 163 {
 164         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 165         struct drm_device *drm = obj->dev;
 166
 167         rk_obj->dma_attrs = DMA_ATTR_WRITE_COMBINE;
 168
 169         if (!alloc_kmap)
 170                 rk_obj->dma_attrs |= DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING;
 171
 172         rk_obj->kvaddr = dma_alloc_attrs(drm->dev, obj->size,
 173                                          &rk_obj->dma_addr, GFP_KERNEL,
 174                                          rk_obj->dma_attrs);
 175         if (!rk_obj->kvaddr) {
 176                 DRM_ERROR("failed to allocate %zu byte dma buffer", obj->size);
 177                 return -ENOMEM;
 178         }
 179
 180         return 0;
 181 }
 182
 183 static int rockchip_gem_alloc_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj,
 184                                   bool alloc_kmap)
 185 {
 186         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 187         struct drm_device *drm = obj->dev;
 188         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 189
 190         if (private->domain)
 191                 return rockchip_gem_alloc_iommu(rk_obj, alloc_kmap);
 192         else
 193                 return rockchip_gem_alloc_dma(rk_obj, alloc_kmap);
 194 }
 195
 196 static void rockchip_gem_free_iommu(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 197 {
 198         vunmap(rk_obj->kvaddr);
 199         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 200         rockchip_gem_put_pages(rk_obj);
 201 }
 202
 203 static void rockchip_gem_free_dma(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 204 {
 205         struct drm_gem_object *obj = &rk_obj->base;
 206         struct drm_device *drm = obj->dev;
 207
 208         dma_free_attrs(drm->dev, obj->size, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 209                        rk_obj->dma_attrs);
 210 }
 211
 212 static void rockchip_gem_free_buf(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 213 {
 214         if (rk_obj->pages)
 215                 rockchip_gem_free_iommu(rk_obj);
 216         else
 217                 rockchip_gem_free_dma(rk_obj);
 218 }
 219
 220 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(struct drm_gem_object *obj,
 221                                               struct vm_area_struct *vma)
 222 {
 223         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 224         unsigned int i, count = obj->size >> PAGE_SHIFT;
 225         unsigned long user_count = vma_pages(vma);
 226         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
 227         unsigned long offset = vma->vm_pgoff;
 228         unsigned long end = user_count + offset;
 229         int ret;
 230
 231         if (user_count == 0)
 232                 return -ENXIO;
 233         if (end > count)
 234                 return -ENXIO;
 235
 236         for (i = offset; i < end; i++) {
 237                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, rk_obj->pages[i]);
 238                 if (ret)
 239                         return ret;
 240                 uaddr += PAGE_SIZE;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 static int rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(struct drm_gem_object *obj,
 247                                             struct vm_area_struct *vma)
 248 {
 249         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 250         struct drm_device *drm = obj->dev;
 251
 252         return dma_mmap_attrs(drm->dev, vma, rk_obj->kvaddr, rk_obj->dma_addr,
 253                               obj->size, rk_obj->dma_attrs);
 254 }
 255
 256 static int rockchip_drm_gem_object_mmap(struct drm_gem_object *obj,
 257                                         struct vm_area_struct *vma)
 258 {
 259         int ret;
 260         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 261
 262         /*
 263          * We allocated a struct page table for rk_obj, so clear
 264          * VM_PFNMAP flag that was set by drm_gem_mmap_obj()/drm_gem_mmap().
 265          */
 266         vma->vm_flags &= ~VM_PFNMAP;
 267
 268         if (rk_obj->pages)
 269                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_iommu(obj, vma);
 270         else
 271                 ret = rockchip_drm_gem_object_mmap_dma(obj, vma);
 272
 273         return ret;
 274 }
 275
 276 int rockchip_gem_mmap_buf(struct drm_gem_object *obj,
 277                           struct vm_area_struct *vma)
 278 {
 279         int ret;
 280
 281         ret = drm_gem_mmap_obj(obj, obj->size, vma);
 282         if (ret)
 283                 return ret;
 284
 285         return rockchip_drm_gem_object_mmap(obj, vma);
 286 }
 287
 288 /* drm driver mmap file operations */
 289 int rockchip_gem_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
 290 {
 291         struct drm_gem_object *obj;
 292         int ret;
 293
 294         ret = drm_gem_mmap(filp, vma);
 295         if (ret)
 296                 return ret;
 297
 298         /*
 299          * Set vm_pgoff (used as a fake buffer offset by DRM) to 0 and map the
 300          * whole buffer from the start.
 301          */
 302         vma->vm_pgoff = 0;
 303
 304         obj = vma->vm_private_data;
 305
 306         return rockchip_drm_gem_object_mmap(obj, vma);
 307 }
 308
 309 static void rockchip_gem_release_object(struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 310 {
 311         drm_gem_object_release(&rk_obj->base);
 312         kfree(rk_obj);
 313 }
 314
 315 struct rockchip_gem_object *
 316         rockchip_gem_alloc_object(struct drm_device *drm, unsigned int size)
 317 {
 318         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 319         struct drm_gem_object *obj;
 320
 321         size = round_up(size, PAGE_SIZE);
 322
 323         rk_obj = kzalloc(sizeof(*rk_obj), GFP_KERNEL);
 324         if (!rk_obj)
 325                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 326
 327         obj = &rk_obj->base;
 328
 329         drm_gem_object_init(drm, obj, size);
 330
 331         return rk_obj;
 332 }
 333
 334 struct rockchip_gem_object *
 335 rockchip_gem_create_object(struct drm_device *drm, unsigned int size,
 336                            bool alloc_kmap)
 337 {
 338         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 339         int ret;
 340
 341         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, size);
 342         if (IS_ERR(rk_obj))
 343                 return rk_obj;
 344
 345         ret = rockchip_gem_alloc_buf(rk_obj, alloc_kmap);
 346         if (ret)
 347                 goto err_free_rk_obj;
 348
 349         return rk_obj;
 350
 351 err_free_rk_obj:
 352         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 353         return ERR_PTR(ret);
 354 }
 355
 356 /*
 357  * rockchip_gem_free_object - (struct drm_driver)->gem_free_object_unlocked
 358  * callback function
 359  */
 360 void rockchip_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
 361 {
 362         struct drm_device *drm = obj->dev;
 363         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 364         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 365
 366         if (obj->import_attach) {
 367                 if (private->domain) {
 368                         rockchip_gem_iommu_unmap(rk_obj);
 369                 } else {
 370                         dma_unmap_sg(drm->dev, rk_obj->sgt->sgl,
 371                                      rk_obj->sgt->nents, DMA_BIDIRECTIONAL);
 372                 }
 373                 drm_prime_gem_destroy(obj, rk_obj->sgt);
 374         } else {
 375                 rockchip_gem_free_buf(rk_obj);
 376         }
 377
 378         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 379 }
 380
 381 /*
 382  * rockchip_gem_create_with_handle - allocate an object with the given
 383  * size and create a gem handle on it
 384  *
 385  * returns a struct rockchip_gem_object* on success or ERR_PTR values
 386  * on failure.
 387  */
 388 static struct rockchip_gem_object *
 389 rockchip_gem_create_with_handle(struct drm_file *file_priv,
 390                                 struct drm_device *drm, unsigned int size,
 391                                 unsigned int *handle)
 392 {
 393         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 394         struct drm_gem_object *obj;
 395         int ret;
 396
 397         rk_obj = rockchip_gem_create_object(drm, size, false);
 398         if (IS_ERR(rk_obj))
 399                 return ERR_CAST(rk_obj);
 400
 401         obj = &rk_obj->base;
 402
 403         /*
 404          * allocate a id of idr table where the obj is registered
 405          * and handle has the id what user can see.
 406          */
 407         ret = drm_gem_handle_create(file_priv, obj, handle);
 408         if (ret)
 409                 goto err_handle_create;
 410
 411         /* drop reference from allocate - handle holds it now. */
 412         drm_gem_object_put_unlocked(obj);
 413
 414         return rk_obj;
 415
 416 err_handle_create:
 417         rockchip_gem_free_object(obj);
 418
 419         return ERR_PTR(ret);
 420 }
 421
 422 /*
 423  * rockchip_gem_dumb_create - (struct drm_driver)->dumb_create callback
 424  * function
 425  *
 426  * This aligns the pitch and size arguments to the minimum required. wrap
 427  * this into your own function if you need bigger alignment.
 428  */
 429 int rockchip_gem_dumb_create(struct drm_file *file_priv,
 430                              struct drm_device *dev,
 431                              struct drm_mode_create_dumb *args)
 432 {
 433         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 434         int min_pitch = DIV_ROUND_UP(args->width * args->bpp, 8);
 435
 436         /*
 437          * align to 64 bytes since Mali requires it.
 438          */
 439         args->pitch = ALIGN(min_pitch, 64);
 440         args->size = args->pitch * args->height;
 441
 442         rk_obj = rockchip_gem_create_with_handle(file_priv, dev, args->size,
 443                                                  &args->handle);
 444
 445         return PTR_ERR_OR_ZERO(rk_obj);
 446 }
 447
 448 /*
 449  * Allocate a sg_table for this GEM object.
 450  * Note: Both the table's contents, and the sg_table itself must be freed by
 451  *       the caller.
 452  * Returns a pointer to the newly allocated sg_table, or an ERR_PTR() error.
 453  */
 454 struct sg_table *rockchip_gem_prime_get_sg_table(struct drm_gem_object *obj)
 455 {
 456         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 457         struct drm_device *drm = obj->dev;
 458         struct sg_table *sgt;
 459         int ret;
 460
 461         if (rk_obj->pages)
 462                 return drm_prime_pages_to_sg(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages);
 463
 464         sgt = kzalloc(sizeof(*sgt), GFP_KERNEL);
 465         if (!sgt)
 466                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 467
 468         ret = dma_get_sgtable_attrs(drm->dev, sgt, rk_obj->kvaddr,
 469                                     rk_obj->dma_addr, obj->size,
 470                                     rk_obj->dma_attrs);
 471         if (ret) {
 472                 DRM_ERROR("failed to allocate sgt, %d\n", ret);
 473                 kfree(sgt);
 474                 return ERR_PTR(ret);
 475         }
 476
 477         return sgt;
 478 }
 479
 480 static unsigned long rockchip_sg_get_contiguous_size(struct sg_table *sgt,
 481                                                      int count)
 482 {
 483         struct scatterlist *s;
 484         dma_addr_t expected = sg_dma_address(sgt->sgl);
 485         unsigned int i;
 486         unsigned long size = 0;
 487
 488         for_each_sg(sgt->sgl, s, count, i) {
 489                 if (sg_dma_address(s) != expected)
 490                         break;
 491                 expected = sg_dma_address(s) + sg_dma_len(s);
 492                 size += sg_dma_len(s);
 493         }
 494         return size;
 495 }
 496
 497 static int
 498 rockchip_gem_iommu_map_sg(struct drm_device *drm,
 499                           struct dma_buf_attachment *attach,
 500                           struct sg_table *sg,
 501                           struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 502 {
 503         rk_obj->sgt = sg;
 504         return rockchip_gem_iommu_map(rk_obj);
 505 }
 506
 507 static int
 508 rockchip_gem_dma_map_sg(struct drm_device *drm,
 509                         struct dma_buf_attachment *attach,
 510                         struct sg_table *sg,
 511                         struct rockchip_gem_object *rk_obj)
 512 {
 513         int count = dma_map_sg(drm->dev, sg->sgl, sg->nents,
 514                                DMA_BIDIRECTIONAL);
 515         if (!count)
 516                 return -EINVAL;
 517
 518         if (rockchip_sg_get_contiguous_size(sg, count) < attach->dmabuf->size) {
 519                 DRM_ERROR("failed to map sg_table to contiguous linear address.\n");
 520                 dma_unmap_sg(drm->dev, sg->sgl, sg->nents,
 521                              DMA_BIDIRECTIONAL);
 522                 return -EINVAL;
 523         }
 524
 525         rk_obj->dma_addr = sg_dma_address(sg->sgl);
 526         rk_obj->sgt = sg;
 527         return 0;
 528 }
 529
 530 struct drm_gem_object *
 531 rockchip_gem_prime_import_sg_table(struct drm_device *drm,
 532                                    struct dma_buf_attachment *attach,
 533                                    struct sg_table *sg)
 534 {
 535         struct rockchip_drm_private *private = drm->dev_private;
 536         struct rockchip_gem_object *rk_obj;
 537         int ret;
 538
 539         rk_obj = rockchip_gem_alloc_object(drm, attach->dmabuf->size);
 540         if (IS_ERR(rk_obj))
 541                 return ERR_CAST(rk_obj);
 542
 543         if (private->domain)
 544                 ret = rockchip_gem_iommu_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 545         else
 546                 ret = rockchip_gem_dma_map_sg(drm, attach, sg, rk_obj);
 547
 548         if (ret < 0) {
 549                 DRM_ERROR("failed to import sg table: %d\n", ret);
 550                 goto err_free_rk_obj;
 551         }
 552
 553         return &rk_obj->base;
 554
 555 err_free_rk_obj:
 556         rockchip_gem_release_object(rk_obj);
 557         return ERR_PTR(ret);
 558 }
 559
 560 void *rockchip_gem_prime_vmap(struct drm_gem_object *obj)
 561 {
 562         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 563
 564         if (rk_obj->pages)
 565                 return vmap(rk_obj->pages, rk_obj->num_pages, VM_MAP,
 566                             pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
 567
 568         if (rk_obj->dma_attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
 569                 return NULL;
 570
 571         return rk_obj->kvaddr;
 572 }
 573
 574 void rockchip_gem_prime_vunmap(struct drm_gem_object *obj, void *vaddr)
 575 {
 576         struct rockchip_gem_object *rk_obj = to_rockchip_obj(obj);
 577
 578         if (rk_obj->pages) {
 579                 vunmap(vaddr);
 580                 return;
 581         }
 582
 583         /* Nothing to do if allocated by DMA mapping API. */
 584 }