drivers/infiniband/hw/hns/hns_roce_mr.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Hisilicon Limited.
   3  * Copyright (c) 2007, 2008 Mellanox Technologies. All rights reserved.
   4  *
   5  * This software is available to you under a choice of one of two
   6  * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
   7  * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
   8  * COPYING in the main directory of this source tree, or the
   9  * OpenIB.org BSD license below:
  10  *
  11  *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
  12  *     without modification, are permitted provided that the following
  13  *     conditions are met:
  14  *
  15  *      - Redistributions of source code must retain the above
  16  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  17  *        disclaimer.
  18  *
  19  *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
  20  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  21  *        disclaimer in the documentation and/or other materials
  22  *        provided with the distribution.
  23  *
  24  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  25  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  26  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  27  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
  28  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
  29  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  30  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  31  * SOFTWARE.
  32  */
  33
  34 #include <linux/platform_device.h>
  35 #include <rdma/ib_umem.h>
  36 #include "hns_roce_device.h"
  37 #include "hns_roce_cmd.h"
  38 #include "hns_roce_hem.h"
  39
  40 static u32 hw_index_to_key(unsigned long ind)
  41 {
  42         return (u32)(ind >> 24) | (ind << 8);
  43 }
  44
  45 static unsigned long key_to_hw_index(u32 key)
  46 {
  47         return (key << 24) | (key >> 8);
  48 }
  49
  50 static int hns_roce_sw2hw_mpt(struct hns_roce_dev *hr_dev,
  51                               struct hns_roce_cmd_mailbox *mailbox,
  52                               unsigned long mpt_index)
  53 {
  54         return hns_roce_cmd_mbox(hr_dev, mailbox->dma, 0, mpt_index, 0,
  55                                  HNS_ROCE_CMD_SW2HW_MPT,
  56                                  HNS_ROCE_CMD_TIME_CLASS_B);
  57 }
  58
  59 static int hns_roce_hw2sw_mpt(struct hns_roce_dev *hr_dev,
  60                               struct hns_roce_cmd_mailbox *mailbox,
  61                               unsigned long mpt_index)
  62 {
  63         return hns_roce_cmd_mbox(hr_dev, 0, mailbox ? mailbox->dma : 0,
  64                                  mpt_index, !mailbox, HNS_ROCE_CMD_HW2SW_MPT,
  65                                  HNS_ROCE_CMD_TIME_CLASS_B);
  66 }
  67
  68 static int hns_roce_buddy_alloc(struct hns_roce_buddy *buddy, int order,
  69                                 unsigned long *seg)
  70 {
  71         int o;
  72         u32 m;
  73
  74         spin_lock(&buddy->lock);
  75
  76         for (o = order; o <= buddy->max_order; ++o) {
  77                 if (buddy->num_free[o]) {
  78                         m = 1 << (buddy->max_order - o);
  79                         *seg = find_first_bit(buddy->bits[o], m);
  80                         if (*seg < m)
  81                                 goto found;
  82                 }
  83         }
  84         spin_unlock(&buddy->lock);
  85         return -1;
  86
  87  found:
  88         clear_bit(*seg, buddy->bits[o]);
  89         --buddy->num_free[o];
  90
  91         while (o > order) {
  92                 --o;
  93                 *seg <<= 1;
  94                 set_bit(*seg ^ 1, buddy->bits[o]);
  95                 ++buddy->num_free[o];
  96         }
  97
  98         spin_unlock(&buddy->lock);
  99
 100         *seg <<= order;
 101         return 0;
 102 }
 103
 104 static void hns_roce_buddy_free(struct hns_roce_buddy *buddy, unsigned long seg,
 105                                 int order)
 106 {
 107         seg >>= order;
 108
 109         spin_lock(&buddy->lock);
 110
 111         while (test_bit(seg ^ 1, buddy->bits[order])) {
 112                 clear_bit(seg ^ 1, buddy->bits[order]);
 113                 --buddy->num_free[order];
 114                 seg >>= 1;
 115                 ++order;
 116         }
 117
 118         set_bit(seg, buddy->bits[order]);
 119         ++buddy->num_free[order];
 120
 121         spin_unlock(&buddy->lock);
 122 }
 123
 124 static int hns_roce_buddy_init(struct hns_roce_buddy *buddy, int max_order)
 125 {
 126         int i, s;
 127
 128         buddy->max_order = max_order;
 129         spin_lock_init(&buddy->lock);
 130
 131         buddy->bits = kzalloc((buddy->max_order + 1) * sizeof(long *),
 132                                GFP_KERNEL);
 133         buddy->num_free = kzalloc((buddy->max_order + 1) * sizeof(int *),
 134                                    GFP_KERNEL);
 135         if (!buddy->bits || !buddy->num_free)
 136                 goto err_out;
 137
 138         for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i) {
 139                 s = BITS_TO_LONGS(1 << (buddy->max_order - i));
 140                 buddy->bits[i] = kmalloc_array(s, sizeof(long), GFP_KERNEL);
 141                 if (!buddy->bits[i])
 142                         goto err_out_free;
 143
 144                 bitmap_zero(buddy->bits[i], 1 << (buddy->max_order - i));
 145         }
 146
 147         set_bit(0, buddy->bits[buddy->max_order]);
 148         buddy->num_free[buddy->max_order] = 1;
 149
 150         return 0;
 151
 152 err_out_free:
 153         for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i)
 154                 kfree(buddy->bits[i]);
 155
 156 err_out:
 157         kfree(buddy->bits);
 158         kfree(buddy->num_free);
 159         return -ENOMEM;
 160 }
 161
 162 static void hns_roce_buddy_cleanup(struct hns_roce_buddy *buddy)
 163 {
 164         int i;
 165
 166         for (i = 0; i <= buddy->max_order; ++i)
 167                 kfree(buddy->bits[i]);
 168
 169         kfree(buddy->bits);
 170         kfree(buddy->num_free);
 171 }
 172
 173 static int hns_roce_alloc_mtt_range(struct hns_roce_dev *hr_dev, int order,
 174                                     unsigned long *seg)
 175 {
 176         struct hns_roce_mr_table *mr_table = &hr_dev->mr_table;
 177         int ret = 0;
 178
 179         ret = hns_roce_buddy_alloc(&mr_table->mtt_buddy, order, seg);
 180         if (ret == -1)
 181                 return -1;
 182
 183         if (hns_roce_table_get_range(hr_dev, &mr_table->mtt_table, *seg,
 184                                      *seg + (1 << order) - 1)) {
 185                 hns_roce_buddy_free(&mr_table->mtt_buddy, *seg, order);
 186                 return -1;
 187         }
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 int hns_roce_mtt_init(struct hns_roce_dev *hr_dev, int npages, int page_shift,
 193                       struct hns_roce_mtt *mtt)
 194 {
 195         int ret = 0;
 196         int i;
 197
 198         /* Page num is zero, correspond to DMA memory register */
 199         if (!npages) {
 200                 mtt->order = -1;
 201                 mtt->page_shift = HNS_ROCE_HEM_PAGE_SHIFT;
 202                 return 0;
 203         }
 204
 205         /* Note: if page_shift is zero, FAST memory regsiter */
 206         mtt->page_shift = page_shift;
 207
 208         /* Compute MTT entry necessary */
 209         for (mtt->order = 0, i = HNS_ROCE_MTT_ENTRY_PER_SEG; i < npages;
 210              i <<= 1)
 211                 ++mtt->order;
 212
 213         /* Allocate MTT entry */
 214         ret = hns_roce_alloc_mtt_range(hr_dev, mtt->order, &mtt->first_seg);
 215         if (ret == -1)
 216                 return -ENOMEM;
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 void hns_roce_mtt_cleanup(struct hns_roce_dev *hr_dev, struct hns_roce_mtt *mtt)
 222 {
 223         struct hns_roce_mr_table *mr_table = &hr_dev->mr_table;
 224
 225         if (mtt->order < 0)
 226                 return;
 227
 228         hns_roce_buddy_free(&mr_table->mtt_buddy, mtt->first_seg, mtt->order);
 229         hns_roce_table_put_range(hr_dev, &mr_table->mtt_table, mtt->first_seg,
 230                                  mtt->first_seg + (1 << mtt->order) - 1);
 231 }
 232
 233 static int hns_roce_mr_alloc(struct hns_roce_dev *hr_dev, u32 pd, u64 iova,
 234                              u64 size, u32 access, int npages,
 235                              struct hns_roce_mr *mr)
 236 {
 237         unsigned long index = 0;
 238         int ret = 0;
 239         struct device *dev = &hr_dev->pdev->dev;
 240
 241         /* Allocate a key for mr from mr_table */
 242         ret = hns_roce_bitmap_alloc(&hr_dev->mr_table.mtpt_bitmap, &index);
 243         if (ret == -1)
 244                 return -ENOMEM;
 245
 246         mr->iova = iova;                        /* MR va starting addr */
 247         mr->size = size;                        /* MR addr range */
 248         mr->pd = pd;                            /* MR num */
 249         mr->access = access;                    /* MR access permit */
 250         mr->enabled = 0;                        /* MR active status */
 251         mr->key = hw_index_to_key(index);       /* MR key */
 252
 253         if (size == ~0ull) {
 254                 mr->type = MR_TYPE_DMA;
 255                 mr->pbl_buf = NULL;
 256                 mr->pbl_dma_addr = 0;
 257         } else {
 258                 mr->type = MR_TYPE_MR;
 259                 mr->pbl_buf = dma_alloc_coherent(dev, npages * 8,
 260                                                  &(mr->pbl_dma_addr),
 261                                                  GFP_KERNEL);
 262                 if (!mr->pbl_buf)
 263                         return -ENOMEM;
 264         }
 265
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 static void hns_roce_mr_free(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 270                              struct hns_roce_mr *mr)
 271 {
 272         struct device *dev = &hr_dev->pdev->dev;
 273         int npages = 0;
 274         int ret;
 275
 276         if (mr->enabled) {
 277                 ret = hns_roce_hw2sw_mpt(hr_dev, NULL, key_to_hw_index(mr->key)
 278                                          & (hr_dev->caps.num_mtpts - 1));
 279                 if (ret)
 280                         dev_warn(dev, "HW2SW_MPT failed (%d)\n", ret);
 281         }
 282
 283         if (mr->size != ~0ULL) {
 284                 npages = ib_umem_page_count(mr->umem);
 285                 dma_free_coherent(dev, (unsigned int)(npages * 8), mr->pbl_buf,
 286                                   mr->pbl_dma_addr);
 287         }
 288
 289         hns_roce_bitmap_free(&hr_dev->mr_table.mtpt_bitmap,
 290                              key_to_hw_index(mr->key));
 291 }
 292
 293 static int hns_roce_mr_enable(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 294                               struct hns_roce_mr *mr)
 295 {
 296         int ret;
 297         unsigned long mtpt_idx = key_to_hw_index(mr->key);
 298         struct device *dev = &hr_dev->pdev->dev;
 299         struct hns_roce_cmd_mailbox *mailbox;
 300         struct hns_roce_mr_table *mr_table = &hr_dev->mr_table;
 301
 302         /* Prepare HEM entry memory */
 303         ret = hns_roce_table_get(hr_dev, &mr_table->mtpt_table, mtpt_idx);
 304         if (ret)
 305                 return ret;
 306
 307         /* Allocate mailbox memory */
 308         mailbox = hns_roce_alloc_cmd_mailbox(hr_dev);
 309         if (IS_ERR(mailbox)) {
 310                 ret = PTR_ERR(mailbox);
 311                 goto err_table;
 312         }
 313
 314         ret = hr_dev->hw->write_mtpt(mailbox->buf, mr, mtpt_idx);
 315         if (ret) {
 316                 dev_err(dev, "Write mtpt fail!\n");
 317                 goto err_page;
 318         }
 319
 320         ret = hns_roce_sw2hw_mpt(hr_dev, mailbox,
 321                                  mtpt_idx & (hr_dev->caps.num_mtpts - 1));
 322         if (ret) {
 323                 dev_err(dev, "SW2HW_MPT failed (%d)\n", ret);
 324                 goto err_page;
 325         }
 326
 327         mr->enabled = 1;
 328         hns_roce_free_cmd_mailbox(hr_dev, mailbox);
 329
 330         return 0;
 331
 332 err_page:
 333         hns_roce_free_cmd_mailbox(hr_dev, mailbox);
 334
 335 err_table:
 336         hns_roce_table_put(hr_dev, &mr_table->mtpt_table, mtpt_idx);
 337         return ret;
 338 }
 339
 340 static int hns_roce_write_mtt_chunk(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 341                                     struct hns_roce_mtt *mtt, u32 start_index,
 342                                     u32 npages, u64 *page_list)
 343 {
 344         u32 i = 0;
 345         __le64 *mtts = NULL;
 346         dma_addr_t dma_handle;
 347         u32 s = start_index * sizeof(u64);
 348
 349         /* All MTTs must fit in the same page */
 350         if (start_index / (PAGE_SIZE / sizeof(u64)) !=
 351                 (start_index + npages - 1) / (PAGE_SIZE / sizeof(u64)))
 352                 return -EINVAL;
 353
 354         if (start_index & (HNS_ROCE_MTT_ENTRY_PER_SEG - 1))
 355                 return -EINVAL;
 356
 357         mtts = hns_roce_table_find(&hr_dev->mr_table.mtt_table,
 358                                 mtt->first_seg + s / hr_dev->caps.mtt_entry_sz,
 359                                 &dma_handle);
 360         if (!mtts)
 361                 return -ENOMEM;
 362
 363         /* Save page addr, low 12 bits : 0 */
 364         for (i = 0; i < npages; ++i)
 365                 mtts[i] = (cpu_to_le64(page_list[i])) >> PAGE_ADDR_SHIFT;
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int hns_roce_write_mtt(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 371                               struct hns_roce_mtt *mtt, u32 start_index,
 372                               u32 npages, u64 *page_list)
 373 {
 374         int chunk;
 375         int ret;
 376
 377         if (mtt->order < 0)
 378                 return -EINVAL;
 379
 380         while (npages > 0) {
 381                 chunk = min_t(int, PAGE_SIZE / sizeof(u64), npages);
 382
 383                 ret = hns_roce_write_mtt_chunk(hr_dev, mtt, start_index, chunk,
 384                                                page_list);
 385                 if (ret)
 386                         return ret;
 387
 388                 npages -= chunk;
 389                 start_index += chunk;
 390                 page_list += chunk;
 391         }
 392
 393         return 0;
 394 }
 395
 396 int hns_roce_buf_write_mtt(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 397                            struct hns_roce_mtt *mtt, struct hns_roce_buf *buf)
 398 {
 399         u32 i = 0;
 400         int ret = 0;
 401         u64 *page_list = NULL;
 402
 403         page_list = kmalloc_array(buf->npages, sizeof(*page_list), GFP_KERNEL);
 404         if (!page_list)
 405                 return -ENOMEM;
 406
 407         for (i = 0; i < buf->npages; ++i) {
 408                 if (buf->nbufs == 1)
 409                         page_list[i] = buf->direct.map + (i << buf->page_shift);
 410                 else
 411                         page_list[i] = buf->page_list[i].map;
 412
 413         }
 414         ret = hns_roce_write_mtt(hr_dev, mtt, 0, buf->npages, page_list);
 415
 416         kfree(page_list);
 417
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 int hns_roce_init_mr_table(struct hns_roce_dev *hr_dev)
 422 {
 423         struct hns_roce_mr_table *mr_table = &hr_dev->mr_table;
 424         int ret = 0;
 425
 426         ret = hns_roce_bitmap_init(&mr_table->mtpt_bitmap,
 427                                    hr_dev->caps.num_mtpts,
 428                                    hr_dev->caps.num_mtpts - 1,
 429                                    hr_dev->caps.reserved_mrws, 0);
 430         if (ret)
 431                 return ret;
 432
 433         ret = hns_roce_buddy_init(&mr_table->mtt_buddy,
 434                                   ilog2(hr_dev->caps.num_mtt_segs));
 435         if (ret)
 436                 goto err_buddy;
 437
 438         return 0;
 439
 440 err_buddy:
 441         hns_roce_bitmap_cleanup(&mr_table->mtpt_bitmap);
 442         return ret;
 443 }
 444
 445 void hns_roce_cleanup_mr_table(struct hns_roce_dev *hr_dev)
 446 {
 447         struct hns_roce_mr_table *mr_table = &hr_dev->mr_table;
 448
 449         hns_roce_buddy_cleanup(&mr_table->mtt_buddy);
 450         hns_roce_bitmap_cleanup(&mr_table->mtpt_bitmap);
 451 }
 452
 453 struct ib_mr *hns_roce_get_dma_mr(struct ib_pd *pd, int acc)
 454 {
 455         int ret = 0;
 456         struct hns_roce_mr *mr = NULL;
 457
 458         mr = kmalloc(sizeof(*mr), GFP_KERNEL);
 459         if (mr == NULL)
 460                 return  ERR_PTR(-ENOMEM);
 461
 462         /* Allocate memory region key */
 463         ret = hns_roce_mr_alloc(to_hr_dev(pd->device), to_hr_pd(pd)->pdn, 0,
 464                                 ~0ULL, acc, 0, mr);
 465         if (ret)
 466                 goto err_free;
 467
 468         ret = hns_roce_mr_enable(to_hr_dev(pd->device), mr);
 469         if (ret)
 470                 goto err_mr;
 471
 472         mr->ibmr.rkey = mr->ibmr.lkey = mr->key;
 473         mr->umem = NULL;
 474
 475         return &mr->ibmr;
 476
 477 err_mr:
 478         hns_roce_mr_free(to_hr_dev(pd->device), mr);
 479
 480 err_free:
 481         kfree(mr);
 482         return ERR_PTR(ret);
 483 }
 484
 485 int hns_roce_ib_umem_write_mtt(struct hns_roce_dev *hr_dev,
 486                                struct hns_roce_mtt *mtt, struct ib_umem *umem)
 487 {
 488         struct scatterlist *sg;
 489         int i, k, entry;
 490         int ret = 0;
 491         u64 *pages;
 492         u32 n;
 493         int len;
 494
 495         pages = (u64 *) __get_free_page(GFP_KERNEL);
 496         if (!pages)
 497                 return -ENOMEM;
 498
 499         i = n = 0;
 500
 501         for_each_sg(umem->sg_head.sgl, sg, umem->nmap, entry) {
 502                 len = sg_dma_len(sg) >> mtt->page_shift;
 503                 for (k = 0; k < len; ++k) {
 504                         pages[i++] = sg_dma_address(sg) + umem->page_size * k;
 505                         if (i == PAGE_SIZE / sizeof(u64)) {
 506                                 ret = hns_roce_write_mtt(hr_dev, mtt, n, i,
 507                                                          pages);
 508                                 if (ret)
 509                                         goto out;
 510                                 n += i;
 511                                 i = 0;
 512                         }
 513                 }
 514         }
 515
 516         if (i)
 517                 ret = hns_roce_write_mtt(hr_dev, mtt, n, i, pages);
 518
 519 out:
 520         free_page((unsigned long) pages);
 521         return ret;
 522 }
 523
 524 static int hns_roce_ib_umem_write_mr(struct hns_roce_mr *mr,
 525                                      struct ib_umem *umem)
 526 {
 527         int i = 0;
 528         int entry;
 529         struct scatterlist *sg;
 530
 531         for_each_sg(umem->sg_head.sgl, sg, umem->nmap, entry) {
 532                 mr->pbl_buf[i] = ((u64)sg_dma_address(sg)) >> 12;
 533                 i++;
 534         }
 535
 536         /* Memory barrier */
 537         mb();
 538
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 struct ib_mr *hns_roce_reg_user_mr(struct ib_pd *pd, u64 start, u64 length,
 543                                    u64 virt_addr, int access_flags,
 544                                    struct ib_udata *udata)
 545 {
 546         struct hns_roce_dev *hr_dev = to_hr_dev(pd->device);
 547         struct device *dev = &hr_dev->pdev->dev;
 548         struct hns_roce_mr *mr = NULL;
 549         int ret = 0;
 550         int n = 0;
 551
 552         mr = kmalloc(sizeof(*mr), GFP_KERNEL);
 553         if (!mr)
 554                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 555
 556         mr->umem = ib_umem_get(pd->uobject->context, start, length,
 557                                access_flags, 0);
 558         if (IS_ERR(mr->umem)) {
 559                 ret = PTR_ERR(mr->umem);
 560                 goto err_free;
 561         }
 562
 563         n = ib_umem_page_count(mr->umem);
 564         if (mr->umem->page_size != HNS_ROCE_HEM_PAGE_SIZE) {
 565                 dev_err(dev, "Just support 4K page size but is 0x%x now!\n",
 566                         mr->umem->page_size);
 567                 ret = -EINVAL;
 568                 goto err_umem;
 569         }
 570
 571         if (n > HNS_ROCE_MAX_MTPT_PBL_NUM) {
 572                 dev_err(dev, " MR len %lld err. MR is limited to 4G at most!\n",
 573                         length);
 574                 ret = -EINVAL;
 575                 goto err_umem;
 576         }
 577
 578         ret = hns_roce_mr_alloc(hr_dev, to_hr_pd(pd)->pdn, virt_addr, length,
 579                                 access_flags, n, mr);
 580         if (ret)
 581                 goto err_umem;
 582
 583         ret = hns_roce_ib_umem_write_mr(mr, mr->umem);
 584         if (ret)
 585                 goto err_mr;
 586
 587         ret = hns_roce_mr_enable(hr_dev, mr);
 588         if (ret)
 589                 goto err_mr;
 590
 591         mr->ibmr.rkey = mr->ibmr.lkey = mr->key;
 592
 593         return &mr->ibmr;
 594
 595 err_mr:
 596         hns_roce_mr_free(hr_dev, mr);
 597
 598 err_umem:
 599         ib_umem_release(mr->umem);
 600
 601 err_free:
 602         kfree(mr);
 603         return ERR_PTR(ret);
 604 }
 605
 606 int hns_roce_dereg_mr(struct ib_mr *ibmr)
 607 {
 608         struct hns_roce_mr *mr = to_hr_mr(ibmr);
 609
 610         hns_roce_mr_free(to_hr_dev(ibmr->device), mr);
 611         if (mr->umem)
 612                 ib_umem_release(mr->umem);
 613
 614         kfree(mr);
 615
 616         return 0;
 617 }