drivers/pci/p2pdma.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * PCI Peer 2 Peer DMA support.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016-2018, Logan Gunthorpe
   6  * Copyright (c) 2016-2017, Microsemi Corporation
   7  * Copyright (c) 2017, Christoph Hellwig
   8  * Copyright (c) 2018, Eideticom Inc.
   9  */
  10
  11 #define pr_fmt(fmt) "pci-p2pdma: " fmt
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/genalloc.h>
  17 #include <linux/memremap.h>
  18 #include <linux/percpu-refcount.h>
  19 #include <linux/random.h>
  20 #include <linux/seq_buf.h>
  21 #include <linux/xarray.h>
  22
  23 enum pci_p2pdma_map_type {
  24         PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN = 0,
  25         PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED,
  26         PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR,
  27         PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE,
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma {
  31         struct gen_pool *pool;
  32         bool p2pmem_published;
  33         struct xarray map_types;
  34 };
  35
  36 struct pci_p2pdma_pagemap {
  37         struct dev_pagemap pgmap;
  38         struct pci_dev *provider;
  39         u64 bus_offset;
  40 };
  41
  42 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  43 {
  44         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  45 }
  46
  47 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  48                          char *buf)
  49 {
  50         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  51         size_t size = 0;
  52
  53         if (pdev->p2pdma->pool)
  54                 size = gen_pool_size(pdev->p2pdma->pool);
  55
  56         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%zd\n", size);
  57 }
  58 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  59
  60 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  61                               char *buf)
  62 {
  63         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  64         size_t avail = 0;
  65
  66         if (pdev->p2pdma->pool)
  67                 avail = gen_pool_avail(pdev->p2pdma->pool);
  68
  69         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%zd\n", avail);
  70 }
  71 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  72
  73 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  74                               char *buf)
  75 {
  76         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  77
  78         return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%d\n",
  79                          pdev->p2pdma->p2pmem_published);
  80 }
  81 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  82
  83 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
  84         &dev_attr_size.attr,
  85         &dev_attr_available.attr,
  86         &dev_attr_published.attr,
  87         NULL,
  88 };
  89
  90 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
  91         .attrs = p2pmem_attrs,
  92         .name = "p2pmem",
  93 };
  94
  95 static void pci_p2pdma_release(void *data)
  96 {
  97         struct pci_dev *pdev = data;
  98         struct pci_p2pdma *p2pdma = pdev->p2pdma;
  99
 100         if (!p2pdma)
 101                 return;
 102
 103         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 104         pdev->p2pdma = NULL;
 105         synchronize_rcu();
 106
 107         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 108         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 109         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 110 }
 111
 112 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 113 {
 114         int error = -ENOMEM;
 115         struct pci_p2pdma *p2p;
 116
 117         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 118         if (!p2p)
 119                 return -ENOMEM;
 120
 121         xa_init(&p2p->map_types);
 122
 123         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 124         if (!p2p->pool)
 125                 goto out;
 126
 127         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 128         if (error)
 129                 goto out_pool_destroy;
 130
 131         pdev->p2pdma = p2p;
 132
 133         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 134         if (error)
 135                 goto out_pool_destroy;
 136
 137         return 0;
 138
 139 out_pool_destroy:
 140         pdev->p2pdma = NULL;
 141         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 142 out:
 143         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 144         return error;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 149  * @pdev: the device to add the memory to
 150  * @bar: PCI BAR to add
 151  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 152  * @offset: offset into the PCI BAR
 153  *
 154  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 155  * be used with any DMA request.
 156  */
 157 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 158                             u64 offset)
 159 {
 160         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 161         struct dev_pagemap *pgmap;
 162         void *addr;
 163         int error;
 164
 165         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 166                 return -EINVAL;
 167
 168         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 169                 return -EINVAL;
 170
 171         if (!size)
 172                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 173
 174         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 175                 return -EINVAL;
 176
 177         if (!pdev->p2pdma) {
 178                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 179                 if (error)
 180                         return error;
 181         }
 182
 183         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 184         if (!p2p_pgmap)
 185                 return -ENOMEM;
 186
 187         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 188         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 189         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 190         pgmap->nr_range = 1;
 191         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 192
 193         p2p_pgmap->provider = pdev;
 194         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 195                 pci_resource_start(pdev, bar);
 196
 197         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 198         if (IS_ERR(addr)) {
 199                 error = PTR_ERR(addr);
 200                 goto pgmap_free;
 201         }
 202
 203         error = gen_pool_add_owner(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 204                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 205                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 206                         pgmap->ref);
 207         if (error)
 208                 goto pages_free;
 209
 210         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 211                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 212
 213         return 0;
 214
 215 pages_free:
 216         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 217 pgmap_free:
 218         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 219         return error;
 220 }
 221 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 222
 223 /*
 224  * Note this function returns the parent PCI device with a
 225  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 226  * the reference.
 227  */
 228 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 229 {
 230         struct device *parent;
 231
 232         dev = get_device(dev);
 233
 234         while (dev) {
 235                 if (dev_is_pci(dev))
 236                         return to_pci_dev(dev);
 237
 238                 parent = get_device(dev->parent);
 239                 put_device(dev);
 240                 dev = parent;
 241         }
 242
 243         return NULL;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 248  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 249  * upstream, 0 otherwise.
 250  */
 251 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 252 {
 253         int pos;
 254         u16 ctrl;
 255
 256         pos = pdev->acs_cap;
 257         if (!pos)
 258                 return 0;
 259
 260         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 261
 262         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 263                 return 1;
 264
 265         return 0;
 266 }
 267
 268 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 269 {
 270         if (!buf)
 271                 return;
 272
 273         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 274 }
 275
 276 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 277 {
 278 #ifdef CONFIG_X86
 279         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 280
 281         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 282         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 283                 return true;
 284 #endif
 285
 286         return false;
 287 }
 288
 289 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 290         unsigned short vendor;
 291         unsigned short device;
 292         enum {
 293                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 294         } flags;
 295 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 296         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 297         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 298         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 299         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 300         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 301         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 302         /* Intel SkyLake-E */
 303         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 304         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 305         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 306         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 307         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 308         {}
 309 };
 310
 311 /*
 312  * This lookup function tries to find the PCI device corresponding to a given
 313  * host bridge.
 314  *
 315  * It assumes the host bridge device is the first PCI device in the
 316  * bus->devices list and that the devfn is 00.0. These assumptions should hold
 317  * for all the devices in the whitelist above.
 318  *
 319  * This function is equivalent to pci_get_slot(host->bus, 0), however it does
 320  * not take the pci_bus_sem lock seeing __host_bridge_whitelist() must not
 321  * sleep.
 322  *
 323  * For this to be safe, the caller should hold a reference to a device on the
 324  * bridge, which should ensure the host_bridge device will not be freed
 325  * or removed from the head of the devices list.
 326  */
 327 static struct pci_dev *pci_host_bridge_dev(struct pci_host_bridge *host)
 328 {
 329         struct pci_dev *root;
 330
 331         root = list_first_entry_or_null(&host->bus->devices,
 332                                         struct pci_dev, bus_list);
 333
 334         if (!root)
 335                 return NULL;
 336         if (root->devfn != PCI_DEVFN(0, 0))
 337                 return NULL;
 338
 339         return root;
 340 }
 341
 342 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 343                                     bool same_host_bridge)
 344 {
 345         struct pci_dev *root = pci_host_bridge_dev(host);
 346         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 347         unsigned short vendor, device;
 348
 349         if (!root)
 350                 return false;
 351
 352         vendor = root->vendor;
 353         device = root->device;
 354
 355         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 356                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 357                         continue;
 358                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 359                         return false;
 360
 361                 return true;
 362         }
 363
 364         return false;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 369  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 370  */
 371 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b)
 372 {
 373         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 374         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 375
 376         if (host_a == host_b)
 377                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true);
 378
 379         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false) &&
 380             __host_bridge_whitelist(host_b, false))
 381                 return true;
 382
 383         return false;
 384 }
 385
 386 static enum pci_p2pdma_map_type
 387 __upstream_bridge_distance(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 388                 int *dist, bool *acs_redirects, struct seq_buf *acs_list)
 389 {
 390         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 391         int dist_a = 0;
 392         int dist_b = 0;
 393         int acs_cnt = 0;
 394
 395         if (acs_redirects)
 396                 *acs_redirects = false;
 397
 398         /*
 399          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 400          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 401          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 402          */
 403
 404         while (a) {
 405                 dist_b = 0;
 406
 407                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 408                         seq_buf_print_bus_devfn(acs_list, a);
 409                         acs_cnt++;
 410                 }
 411
 412                 bb = b;
 413
 414                 while (bb) {
 415                         if (a == bb)
 416                                 goto check_b_path_acs;
 417
 418                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 419                         dist_b++;
 420                 }
 421
 422                 a = pci_upstream_bridge(a);
 423                 dist_a++;
 424         }
 425
 426         if (dist)
 427                 *dist = dist_a + dist_b;
 428
 429         return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 430
 431 check_b_path_acs:
 432         bb = b;
 433
 434         while (bb) {
 435                 if (a == bb)
 436                         break;
 437
 438                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 439                         seq_buf_print_bus_devfn(acs_list, bb);
 440                         acs_cnt++;
 441                 }
 442
 443                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 444         }
 445
 446         if (dist)
 447                 *dist = dist_a + dist_b;
 448
 449         if (acs_cnt) {
 450                 if (acs_redirects)
 451                         *acs_redirects = true;
 452
 453                 return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 454         }
 455
 456         return PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 457 }
 458
 459 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 460 {
 461         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) |
 462                 (client->bus->number << 8) | client->devfn;
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Find the distance through the nearest common upstream bridge between
 467  * two PCI devices.
 468  *
 469  * If the two devices are the same device then 0 will be returned.
 470  *
 471  * If there are two virtual functions of the same device behind the same
 472  * bridge port then 2 will be returned (one step down to the PCIe switch,
 473  * then one step back to the same device).
 474  *
 475  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch, the
 476  * value 4 will be returned. This corresponds to the following PCI tree:
 477  *
 478  *     -+  Root Port
 479  *      \+ Switch Upstream Port
 480  *       +-+ Switch Downstream Port
 481  *       + \- Device A
 482  *       \-+ Switch Downstream Port
 483  *         \- Device B
 484  *
 485  * The distance is 4 because we traverse from Device A through the downstream
 486  * port of the switch, to the common upstream port, back up to the second
 487  * downstream port and then to Device B.
 488  *
 489  * Any two devices that cannot communicate using p2pdma will return
 490  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 491  *
 492  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 493  * will consult a whitelist. If the host bridges are on the whitelist,
 494  * this function will return PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE.
 495  *
 496  * If either bridge is not on the whitelist this function returns
 497  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 498  *
 499  * If a bridge which has any ACS redirection bits set is in the path,
 500  * acs_redirects will be set to true. In this case, a list of all infringing
 501  * bridge addresses will be populated in acs_list (assuming it's non-null)
 502  * for printk purposes.
 503  */
 504 static enum pci_p2pdma_map_type
 505 upstream_bridge_distance(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 506                 int *dist, bool *acs_redirects, struct seq_buf *acs_list)
 507 {
 508         enum pci_p2pdma_map_type map_type;
 509
 510         map_type = __upstream_bridge_distance(provider, client, dist,
 511                                               acs_redirects, acs_list);
 512
 513         if (map_type == PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE) {
 514                 if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 515                     !host_bridge_whitelist(provider, client))
 516                         map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 517         }
 518
 519         if (provider->p2pdma)
 520                 xa_store(&provider->p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 521                          xa_mk_value(map_type), GFP_KERNEL);
 522
 523         return map_type;
 524 }
 525
 526 static enum pci_p2pdma_map_type
 527 upstream_bridge_distance_warn(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 528                               int *dist)
 529 {
 530         struct seq_buf acs_list;
 531         bool acs_redirects;
 532         int ret;
 533
 534         seq_buf_init(&acs_list, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
 535         if (!acs_list.buffer)
 536                 return -ENOMEM;
 537
 538         ret = upstream_bridge_distance(provider, client, dist, &acs_redirects,
 539                                        &acs_list);
 540         if (acs_redirects) {
 541                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 542                          pci_name(provider));
 543                 /* Drop final semicolon */
 544                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0;
 545                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 546                          acs_list.buffer);
 547         }
 548
 549         if (ret == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED) {
 550                 pci_warn(client, "cannot be used for peer-to-peer DMA as the client and provider (%s) do not share an upstream bridge or whitelisted host bridge\n",
 551                          pci_name(provider));
 552         }
 553
 554         kfree(acs_list.buffer);
 555
 556         return ret;
 557 }
 558
 559 /**
 560  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 561  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 562  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 563  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 564  * @num_clients: number of clients in the array
 565  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 566  *
 567  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 568  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 569  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 570  * choice).
 571  *
 572  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 573  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 574  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 575  */
 576 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 577                              int num_clients, bool verbose)
 578 {
 579         bool not_supported = false;
 580         struct pci_dev *pci_client;
 581         int total_dist = 0;
 582         int distance;
 583         int i, ret;
 584
 585         if (num_clients == 0)
 586                 return -1;
 587
 588         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 589 #ifdef CONFIG_DMA_VIRT_OPS
 590                 if (clients[i]->dma_ops == &dma_virt_ops) {
 591                         if (verbose)
 592                                 dev_warn(clients[i],
 593                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA because the driver makes use of dma_virt_ops\n");
 594                         return -1;
 595                 }
 596 #endif
 597
 598                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 599                 if (!pci_client) {
 600                         if (verbose)
 601                                 dev_warn(clients[i],
 602                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 603                         return -1;
 604                 }
 605
 606                 if (verbose)
 607                         ret = upstream_bridge_distance_warn(provider,
 608                                         pci_client, &distance);
 609                 else
 610                         ret = upstream_bridge_distance(provider, pci_client,
 611                                                        &distance, NULL, NULL);
 612
 613                 pci_dev_put(pci_client);
 614
 615                 if (ret == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 616                         not_supported = true;
 617
 618                 if (not_supported && !verbose)
 619                         break;
 620
 621                 total_dist += distance;
 622         }
 623
 624         if (not_supported)
 625                 return -1;
 626
 627         return total_dist;
 628 }
 629 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 630
 631 /**
 632  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 633  * @pdev: PCI device to check
 634  */
 635 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 636 {
 637         return pdev->p2pdma && pdev->p2pdma->p2pmem_published;
 638 }
 639 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 640
 641 /**
 642  * pci_p2pmem_find - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 643  *      the specified list of clients and shortest distance (as determined
 644  *      by pci_p2pmem_dma())
 645  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 646  * @num_clients: number of client devices in the list
 647  *
 648  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 649  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 650  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 651  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 652  * distance away, one will be chosen at random.
 653  *
 654  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 655  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 656  * found provider will also be assigned to the client list.
 657  */
 658 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 659 {
 660         struct pci_dev *pdev = NULL;
 661         int distance;
 662         int closest_distance = INT_MAX;
 663         struct pci_dev **closest_pdevs;
 664         int dev_cnt = 0;
 665         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 666         int i;
 667
 668         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 669         if (!closest_pdevs)
 670                 return NULL;
 671
 672         while ((pdev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, pdev))) {
 673                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 674                         continue;
 675
 676                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 677                                                     num_clients, false);
 678                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 679                         continue;
 680
 681                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 682                         continue;
 683
 684                 if (distance < closest_distance) {
 685                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 686                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 687
 688                         dev_cnt = 0;
 689                         closest_distance = distance;
 690                 }
 691
 692                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 693         }
 694
 695         if (dev_cnt)
 696                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[prandom_u32_max(dev_cnt)]);
 697
 698         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 699                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 700
 701         kfree(closest_pdevs);
 702         return pdev;
 703 }
 704 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 705
 706 /**
 707  * pci_alloc_p2p_mem - allocate peer-to-peer DMA memory
 708  * @pdev: the device to allocate memory from
 709  * @size: number of bytes to allocate
 710  *
 711  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 712  */
 713 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 714 {
 715         void *ret = NULL;
 716         struct percpu_ref *ref;
 717
 718         /*
 719          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 720          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 721          * read-lock.
 722          */
 723         rcu_read_lock();
 724         if (unlikely(!pdev->p2pdma))
 725                 goto out;
 726
 727         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(pdev->p2pdma->pool, size,
 728                         (void **) &ref);
 729         if (!ret)
 730                 goto out;
 731
 732         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live(ref))) {
 733                 gen_pool_free(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 734                 ret = NULL;
 735                 goto out;
 736         }
 737 out:
 738         rcu_read_unlock();
 739         return ret;
 740 }
 741 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 742
 743 /**
 744  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 745  * @pdev: the device the memory was allocated from
 746  * @addr: address of the memory that was allocated
 747  * @size: number of bytes that were allocated
 748  */
 749 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 750 {
 751         struct percpu_ref *ref;
 752
 753         gen_pool_free_owner(pdev->p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 754                         (void **) &ref);
 755         percpu_ref_put(ref);
 756 }
 757 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 758
 759 /**
 760  * pci_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 761  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 762  * @pdev: the device the memory was allocated from
 763  * @addr: address of the memory that was allocated
 764  */
 765 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 766 {
 767         if (!addr)
 768                 return 0;
 769         if (!pdev->p2pdma)
 770                 return 0;
 771
 772         /*
 773          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 774          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 775          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 776          */
 777         return gen_pool_virt_to_phys(pdev->p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 778 }
 779 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 780
 781 /**
 782  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 783  * @pdev: the device to allocate memory from
 784  * @nents: the number of SG entries in the list
 785  * @length: number of bytes to allocate
 786  *
 787  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 788  */
 789 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 790                                          unsigned int *nents, u32 length)
 791 {
 792         struct scatterlist *sg;
 793         void *addr;
 794
 795         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 796         if (!sg)
 797                 return NULL;
 798
 799         sg_init_table(sg, 1);
 800
 801         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 802         if (!addr)
 803                 goto out_free_sg;
 804
 805         sg_set_buf(sg, addr, length);
 806         *nents = 1;
 807         return sg;
 808
 809 out_free_sg:
 810         kfree(sg);
 811         return NULL;
 812 }
 813 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 814
 815 /**
 816  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 817  * @pdev: the device to allocate memory from
 818  * @sgl: the allocated scatterlist
 819  */
 820 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 821 {
 822         struct scatterlist *sg;
 823         int count;
 824
 825         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 826                 if (!sg)
 827                         break;
 828
 829                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 830         }
 831         kfree(sgl);
 832 }
 833 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 834
 835 /**
 836  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 837  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 838  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 839  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 840  *
 841  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 842  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 843  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 844  * memory.
 845  */
 846 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 847 {
 848         if (pdev->p2pdma)
 849                 pdev->p2pdma->p2pmem_published = publish;
 850 }
 851 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 852
 853 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct pci_dev *provider,
 854                                                     struct pci_dev *client)
 855 {
 856         if (!provider->p2pdma)
 857                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 858
 859         return xa_to_value(xa_load(&provider->p2pdma->map_types,
 860                                    map_types_idx(client)));
 861 }
 862
 863 static int __pci_p2pdma_map_sg(struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap,
 864                 struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents)
 865 {
 866         struct scatterlist *s;
 867         phys_addr_t paddr;
 868         int i;
 869
 870         /*
 871          * p2pdma mappings are not compatible with devices that use
 872          * dma_virt_ops. If the upper layers do the right thing
 873          * this should never happen because it will be prevented
 874          * by the check in pci_p2pdma_distance_many()
 875          */
 876 #ifdef CONFIG_DMA_VIRT_OPS
 877         if (WARN_ON_ONCE(dev->dma_ops == &dma_virt_ops))
 878                 return 0;
 879 #endif
 880
 881         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 882                 paddr = sg_phys(s);
 883
 884                 s->dma_address = paddr - p2p_pgmap->bus_offset;
 885                 sg_dma_len(s) = s->length;
 886         }
 887
 888         return nents;
 889 }
 890
 891 /**
 892  * pci_p2pdma_map_sg - map a PCI peer-to-peer scatterlist for DMA
 893  * @dev: device doing the DMA request
 894  * @sg: scatter list to map
 895  * @nents: elements in the scatterlist
 896  * @dir: DMA direction
 897  * @attrs: DMA attributes passed to dma_map_sg() (if called)
 898  *
 899  * Scatterlists mapped with this function should be unmapped using
 900  * pci_p2pdma_unmap_sg_attrs().
 901  *
 902  * Returns the number of SG entries mapped or 0 on error.
 903  */
 904 int pci_p2pdma_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 905                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 906 {
 907         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap =
 908                 to_p2p_pgmap(sg_page(sg)->pgmap);
 909         struct pci_dev *client;
 910
 911         if (WARN_ON_ONCE(!dev_is_pci(dev)))
 912                 return 0;
 913
 914         client = to_pci_dev(dev);
 915
 916         switch (pci_p2pdma_map_type(p2p_pgmap->provider, client)) {
 917         case PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE:
 918                 return dma_map_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 919         case PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR:
 920                 return __pci_p2pdma_map_sg(p2p_pgmap, dev, sg, nents);
 921         default:
 922                 WARN_ON_ONCE(1);
 923                 return 0;
 924         }
 925 }
 926 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_map_sg_attrs);
 927
 928 /**
 929  * pci_p2pdma_unmap_sg - unmap a PCI peer-to-peer scatterlist that was
 930  *      mapped with pci_p2pdma_map_sg()
 931  * @dev: device doing the DMA request
 932  * @sg: scatter list to map
 933  * @nents: number of elements returned by pci_p2pdma_map_sg()
 934  * @dir: DMA direction
 935  * @attrs: DMA attributes passed to dma_unmap_sg() (if called)
 936  */
 937 void pci_p2pdma_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 938                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 939 {
 940         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap =
 941                 to_p2p_pgmap(sg_page(sg)->pgmap);
 942         enum pci_p2pdma_map_type map_type;
 943         struct pci_dev *client;
 944
 945         if (WARN_ON_ONCE(!dev_is_pci(dev)))
 946                 return;
 947
 948         client = to_pci_dev(dev);
 949
 950         map_type = pci_p2pdma_map_type(p2p_pgmap->provider, client);
 951
 952         if (map_type == PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE)
 953                 dma_unmap_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 954 }
 955 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_unmap_sg_attrs);
 956
 957 /**
 958  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
 959  *              to enable p2pdma
 960  * @page: contents of the value to be stored
 961  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
 962  *              (if one was specified in the stored value)
 963  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
 964  *
 965  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
 966  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
 967  * name) or a boolean (in any format strtobool() accepts). A false
 968  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
 969  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
 970  * expects the caller to use the specific provider.
 971  *
 972  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
 973  * the attribute.
 974  *
 975  * Returns 0 on success
 976  */
 977 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
 978                             bool *use_p2pdma)
 979 {
 980         struct device *dev;
 981
 982         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
 983         if (dev) {
 984                 *use_p2pdma = true;
 985                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
 986
 987                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
 988                         pci_err(*p2p_dev,
 989                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
 990                                 page);
 991                         pci_dev_put(*p2p_dev);
 992                         return -ENODEV;
 993                 }
 994
 995                 return 0;
 996         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
 997                 /*
 998                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
 999                  * like "0000:01:00.1", we don't want strtobool to think
1000                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
1001                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
1002                  */
1003         } else if (!strtobool(page, use_p2pdma)) {
1004                 return 0;
1005         }
1006
1007         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
1008         return -ENODEV;
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
1011
1012 /**
1013  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
1014  *              whether p2pdma is enabled
1015  * @page: contents of the stored value
1016  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
1017  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
1018  *
1019  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
1020  * to show the value of the attribute.
1021  *
1022  * Returns 0 on success
1023  */
1024 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
1025                                bool use_p2pdma)
1026 {
1027         if (!use_p2pdma)
1028                 return sprintf(page, "0\n");
1029
1030         if (!p2p_dev)
1031                 return sprintf(page, "1\n");
1032
1033         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);