sound/core/pcm_memory.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  Digital Audio (PCM) abstract layer
   4  *  Copyright (c) by Jaroslav Kysela <perex@perex.cz>
   5  */
   6
   7 #include <linux/io.h>
   8 #include <linux/time.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/slab.h>
  11 #include <linux/moduleparam.h>
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <sound/core.h>
  15 #include <sound/pcm.h>
  16 #include <sound/info.h>
  17 #include <sound/initval.h>
  18 #include "pcm_local.h"
  19
  20 static int preallocate_dma = 1;
  21 module_param(preallocate_dma, int, 0444);
  22 MODULE_PARM_DESC(preallocate_dma, "Preallocate DMA memory when the PCM devices are initialized.");
  23
  24 static int maximum_substreams = 4;
  25 module_param(maximum_substreams, int, 0444);
  26 MODULE_PARM_DESC(maximum_substreams, "Maximum substreams with preallocated DMA memory.");
  27
  28 static const size_t snd_minimum_buffer = 16384;
  29
  30 static unsigned long max_alloc_per_card = 32UL * 1024UL * 1024UL;
  31 module_param(max_alloc_per_card, ulong, 0644);
  32 MODULE_PARM_DESC(max_alloc_per_card, "Max total allocation bytes per card.");
  33
  34 static int do_alloc_pages(struct snd_card *card, int type, struct device *dev,
  35                           size_t size, struct snd_dma_buffer *dmab)
  36 {
  37         int err;
  38
  39         if (max_alloc_per_card &&
  40             card->total_pcm_alloc_bytes + size > max_alloc_per_card)
  41                 return -ENOMEM;
  42
  43         err = snd_dma_alloc_pages(type, dev, size, dmab);
  44         if (!err) {
  45                 mutex_lock(&card->memory_mutex);
  46                 card->total_pcm_alloc_bytes += dmab->bytes;
  47                 mutex_unlock(&card->memory_mutex);
  48         }
  49         return err;
  50 }
  51
  52 static void do_free_pages(struct snd_card *card, struct snd_dma_buffer *dmab)
  53 {
  54         if (!dmab->area)
  55                 return;
  56         mutex_lock(&card->memory_mutex);
  57         WARN_ON(card->total_pcm_alloc_bytes < dmab->bytes);
  58         card->total_pcm_alloc_bytes -= dmab->bytes;
  59         mutex_unlock(&card->memory_mutex);
  60         snd_dma_free_pages(dmab);
  61         dmab->area = NULL;
  62 }
  63
  64 /*
  65  * try to allocate as the large pages as possible.
  66  * stores the resultant memory size in *res_size.
  67  *
  68  * the minimum size is snd_minimum_buffer.  it should be power of 2.
  69  */
  70 static int preallocate_pcm_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
  71                                  size_t size, bool no_fallback)
  72 {
  73         struct snd_dma_buffer *dmab = &substream->dma_buffer;
  74         struct snd_card *card = substream->pcm->card;
  75         size_t orig_size = size;
  76         int err;
  77
  78         do {
  79                 err = do_alloc_pages(card, dmab->dev.type, dmab->dev.dev,
  80                                      size, dmab);
  81                 if (err != -ENOMEM)
  82                         return err;
  83                 if (no_fallback)
  84                         break;
  85                 size >>= 1;
  86         } while (size >= snd_minimum_buffer);
  87         dmab->bytes = 0; /* tell error */
  88         pr_warn("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
  89                 substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
  90                 substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
  91                 substream->pcm->name, orig_size);
  92         return -ENOMEM;
  93 }
  94
  95 /**
  96  * snd_pcm_lib_preallocate_free - release the preallocated buffer of the specified substream.
  97  * @substream: the pcm substream instance
  98  *
  99  * Releases the pre-allocated buffer of the given substream.
 100  */
 101 void snd_pcm_lib_preallocate_free(struct snd_pcm_substream *substream)
 102 {
 103         do_free_pages(substream->pcm->card, &substream->dma_buffer);
 104 }
 105
 106 /**
 107  * snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all - release all pre-allocated buffers on the pcm
 108  * @pcm: the pcm instance
 109  *
 110  * Releases all the pre-allocated buffers on the given pcm.
 111  */
 112 void snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all(struct snd_pcm *pcm)
 113 {
 114         struct snd_pcm_substream *substream;
 115         int stream;
 116
 117         for_each_pcm_substream(pcm, stream, substream)
 118                 snd_pcm_lib_preallocate_free(substream);
 119 }
 120 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_free_for_all);
 121
 122 #ifdef CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS
 123 /*
 124  * read callback for prealloc proc file
 125  *
 126  * prints the current allocated size in kB.
 127  */
 128 static void snd_pcm_lib_preallocate_proc_read(struct snd_info_entry *entry,
 129                                               struct snd_info_buffer *buffer)
 130 {
 131         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 132         snd_iprintf(buffer, "%lu\n", (unsigned long) substream->dma_buffer.bytes / 1024);
 133 }
 134
 135 /*
 136  * read callback for prealloc_max proc file
 137  *
 138  * prints the maximum allowed size in kB.
 139  */
 140 static void snd_pcm_lib_preallocate_max_proc_read(struct snd_info_entry *entry,
 141                                                   struct snd_info_buffer *buffer)
 142 {
 143         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 144         snd_iprintf(buffer, "%lu\n", (unsigned long) substream->dma_max / 1024);
 145 }
 146
 147 /*
 148  * write callback for prealloc proc file
 149  *
 150  * accepts the preallocation size in kB.
 151  */
 152 static void snd_pcm_lib_preallocate_proc_write(struct snd_info_entry *entry,
 153                                                struct snd_info_buffer *buffer)
 154 {
 155         struct snd_pcm_substream *substream = entry->private_data;
 156         struct snd_card *card = substream->pcm->card;
 157         char line[64], str[64];
 158         size_t size;
 159         struct snd_dma_buffer new_dmab;
 160
 161         mutex_lock(&substream->pcm->open_mutex);
 162         if (substream->runtime) {
 163                 buffer->error = -EBUSY;
 164                 goto unlock;
 165         }
 166         if (!snd_info_get_line(buffer, line, sizeof(line))) {
 167                 snd_info_get_str(str, line, sizeof(str));
 168                 size = simple_strtoul(str, NULL, 10) * 1024;
 169                 if ((size != 0 && size < 8192) || size > substream->dma_max) {
 170                         buffer->error = -EINVAL;
 171                         goto unlock;
 172                 }
 173                 if (substream->dma_buffer.bytes == size)
 174                         goto unlock;
 175                 memset(&new_dmab, 0, sizeof(new_dmab));
 176                 new_dmab.dev = substream->dma_buffer.dev;
 177                 if (size > 0) {
 178                         if (do_alloc_pages(card,
 179                                            substream->dma_buffer.dev.type,
 180                                            substream->dma_buffer.dev.dev,
 181                                            size, &new_dmab) < 0) {
 182                                 buffer->error = -ENOMEM;
 183                                 pr_debug("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
 184                                          substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
 185                                          substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
 186                                          substream->pcm->name, size);
 187                                 goto unlock;
 188                         }
 189                         substream->buffer_bytes_max = size;
 190                 } else {
 191                         substream->buffer_bytes_max = UINT_MAX;
 192                 }
 193                 if (substream->dma_buffer.area)
 194                         do_free_pages(card, &substream->dma_buffer);
 195                 substream->dma_buffer = new_dmab;
 196         } else {
 197                 buffer->error = -EINVAL;
 198         }
 199  unlock:
 200         mutex_unlock(&substream->pcm->open_mutex);
 201 }
 202
 203 static inline void preallocate_info_init(struct snd_pcm_substream *substream)
 204 {
 205         struct snd_info_entry *entry;
 206
 207         entry = snd_info_create_card_entry(substream->pcm->card, "prealloc",
 208                                            substream->proc_root);
 209         if (entry) {
 210                 snd_info_set_text_ops(entry, substream,
 211                                       snd_pcm_lib_preallocate_proc_read);
 212                 entry->c.text.write = snd_pcm_lib_preallocate_proc_write;
 213                 entry->mode |= 0200;
 214         }
 215         entry = snd_info_create_card_entry(substream->pcm->card, "prealloc_max",
 216                                            substream->proc_root);
 217         if (entry)
 218                 snd_info_set_text_ops(entry, substream,
 219                                       snd_pcm_lib_preallocate_max_proc_read);
 220 }
 221
 222 #else /* !CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS */
 223 static inline void preallocate_info_init(struct snd_pcm_substream *substream)
 224 {
 225 }
 226 #endif /* CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS */
 227
 228 /*
 229  * pre-allocate the buffer and create a proc file for the substream
 230  */
 231 static int preallocate_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
 232                               int type, struct device *data,
 233                               size_t size, size_t max, bool managed)
 234 {
 235         int err;
 236
 237         if (snd_BUG_ON(substream->dma_buffer.dev.type))
 238                 return -EINVAL;
 239
 240         substream->dma_buffer.dev.type = type;
 241         substream->dma_buffer.dev.dev = data;
 242
 243         if (size > 0) {
 244                 if (!max) {
 245                         /* no fallback, only also inform -ENOMEM */
 246                         err = preallocate_pcm_pages(substream, size, true);
 247                         if (err < 0)
 248                                 return err;
 249                 } else if (preallocate_dma &&
 250                            substream->number < maximum_substreams) {
 251                         err = preallocate_pcm_pages(substream, size, false);
 252                         if (err < 0 && err != -ENOMEM)
 253                                 return err;
 254                 }
 255         }
 256
 257         if (substream->dma_buffer.bytes > 0)
 258                 substream->buffer_bytes_max = substream->dma_buffer.bytes;
 259         substream->dma_max = max;
 260         if (max > 0)
 261                 preallocate_info_init(substream);
 262         if (managed)
 263                 substream->managed_buffer_alloc = 1;
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 static int preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm, int type,
 268                                       void *data, size_t size, size_t max,
 269                                       bool managed)
 270 {
 271         struct snd_pcm_substream *substream;
 272         int stream, err;
 273
 274         for_each_pcm_substream(pcm, stream, substream) {
 275                 err = preallocate_pages(substream, type, data, size, max, managed);
 276                 if (err < 0)
 277                         return err;
 278         }
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 /**
 283  * snd_pcm_lib_preallocate_pages - pre-allocation for the given DMA type
 284  * @substream: the pcm substream instance
 285  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 286  * @data: DMA type dependent data
 287  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 288  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 289  *
 290  * Do pre-allocation for the given DMA buffer type.
 291  */
 292 void snd_pcm_lib_preallocate_pages(struct snd_pcm_substream *substream,
 293                                   int type, struct device *data,
 294                                   size_t size, size_t max)
 295 {
 296         preallocate_pages(substream, type, data, size, max, false);
 297 }
 298 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_pages);
 299
 300 /**
 301  * snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all - pre-allocation for continuous memory type (all substreams)
 302  * @pcm: the pcm instance
 303  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 304  * @data: DMA type dependent data
 305  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 306  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 307  *
 308  * Do pre-allocation to all substreams of the given pcm for the
 309  * specified DMA type.
 310  */
 311 void snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all(struct snd_pcm *pcm,
 312                                           int type, void *data,
 313                                           size_t size, size_t max)
 314 {
 315         preallocate_pages_for_all(pcm, type, data, size, max, false);
 316 }
 317 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_preallocate_pages_for_all);
 318
 319 /**
 320  * snd_pcm_set_managed_buffer - set up buffer management for a substream
 321  * @substream: the pcm substream instance
 322  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 323  * @data: DMA type dependent data
 324  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 325  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 326  *
 327  * Do pre-allocation for the given DMA buffer type, and set the managed
 328  * buffer allocation mode to the given substream.
 329  * In this mode, PCM core will allocate a buffer automatically before PCM
 330  * hw_params ops call, and release the buffer after PCM hw_free ops call
 331  * as well, so that the driver doesn't need to invoke the allocation and
 332  * the release explicitly in its callback.
 333  * When a buffer is actually allocated before the PCM hw_params call, it
 334  * turns on the runtime buffer_changed flag for drivers changing their h/w
 335  * parameters accordingly.
 336  *
 337  * When @size is non-zero and @max is zero, this tries to allocate for only
 338  * the exact buffer size without fallback, and may return -ENOMEM.
 339  * Otherwise, the function tries to allocate smaller chunks if the allocation
 340  * fails.  This is the behavior of snd_pcm_set_fixed_buffer().
 341  *
 342  * When both @size and @max are zero, the function only sets up the buffer
 343  * for later dynamic allocations. It's used typically for buffers with
 344  * SNDRV_DMA_TYPE_VMALLOC type.
 345  *
 346  * Upon successful buffer allocation and setup, the function returns 0.
 347  */
 348 int snd_pcm_set_managed_buffer(struct snd_pcm_substream *substream, int type,
 349                                 struct device *data, size_t size, size_t max)
 350 {
 351         return preallocate_pages(substream, type, data, size, max, true);
 352 }
 353 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_set_managed_buffer);
 354
 355 /**
 356  * snd_pcm_set_managed_buffer_all - set up buffer management for all substreams
 357  *      for all substreams
 358  * @pcm: the pcm instance
 359  * @type: DMA type (SNDRV_DMA_TYPE_*)
 360  * @data: DMA type dependent data
 361  * @size: the requested pre-allocation size in bytes
 362  * @max: the max. allowed pre-allocation size
 363  *
 364  * Do pre-allocation to all substreams of the given pcm for the specified DMA
 365  * type and size, and set the managed_buffer_alloc flag to each substream.
 366  */
 367 int snd_pcm_set_managed_buffer_all(struct snd_pcm *pcm, int type,
 368                                    struct device *data,
 369                                    size_t size, size_t max)
 370 {
 371         return preallocate_pages_for_all(pcm, type, data, size, max, true);
 372 }
 373 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_set_managed_buffer_all);
 374
 375 /**
 376  * snd_pcm_lib_malloc_pages - allocate the DMA buffer
 377  * @substream: the substream to allocate the DMA buffer to
 378  * @size: the requested buffer size in bytes
 379  *
 380  * Allocates the DMA buffer on the BUS type given earlier to
 381  * snd_pcm_lib_preallocate_xxx_pages().
 382  *
 383  * Return: 1 if the buffer is changed, 0 if not changed, or a negative
 384  * code on failure.
 385  */
 386 int snd_pcm_lib_malloc_pages(struct snd_pcm_substream *substream, size_t size)
 387 {
 388         struct snd_card *card;
 389         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 390         struct snd_dma_buffer *dmab = NULL;
 391
 392         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 393                 return -EINVAL;
 394         if (snd_BUG_ON(substream->dma_buffer.dev.type ==
 395                        SNDRV_DMA_TYPE_UNKNOWN))
 396                 return -EINVAL;
 397         runtime = substream->runtime;
 398         card = substream->pcm->card;
 399
 400         if (runtime->dma_buffer_p) {
 401                 /* perphaps, we might free the large DMA memory region
 402                    to save some space here, but the actual solution
 403                    costs us less time */
 404                 if (runtime->dma_buffer_p->bytes >= size) {
 405                         runtime->dma_bytes = size;
 406                         return 0;       /* ok, do not change */
 407                 }
 408                 snd_pcm_lib_free_pages(substream);
 409         }
 410         if (substream->dma_buffer.area != NULL &&
 411             substream->dma_buffer.bytes >= size) {
 412                 dmab = &substream->dma_buffer; /* use the pre-allocated buffer */
 413         } else {
 414                 /* dma_max=0 means the fixed size preallocation */
 415                 if (substream->dma_buffer.area && !substream->dma_max)
 416                         return -ENOMEM;
 417                 dmab = kzalloc(sizeof(*dmab), GFP_KERNEL);
 418                 if (! dmab)
 419                         return -ENOMEM;
 420                 dmab->dev = substream->dma_buffer.dev;
 421                 if (do_alloc_pages(card,
 422                                    substream->dma_buffer.dev.type,
 423                                    substream->dma_buffer.dev.dev,
 424                                    size, dmab) < 0) {
 425                         kfree(dmab);
 426                         pr_debug("ALSA pcmC%dD%d%c,%d:%s: cannot preallocate for size %zu\n",
 427                                  substream->pcm->card->number, substream->pcm->device,
 428                                  substream->stream ? 'c' : 'p', substream->number,
 429                                  substream->pcm->name, size);
 430                         return -ENOMEM;
 431                 }
 432         }
 433         snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, dmab);
 434         runtime->dma_bytes = size;
 435         return 1;                       /* area was changed */
 436 }
 437 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_malloc_pages);
 438
 439 /**
 440  * snd_pcm_lib_free_pages - release the allocated DMA buffer.
 441  * @substream: the substream to release the DMA buffer
 442  *
 443  * Releases the DMA buffer allocated via snd_pcm_lib_malloc_pages().
 444  *
 445  * Return: Zero if successful, or a negative error code on failure.
 446  */
 447 int snd_pcm_lib_free_pages(struct snd_pcm_substream *substream)
 448 {
 449         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 450
 451         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 452                 return -EINVAL;
 453         runtime = substream->runtime;
 454         if (runtime->dma_area == NULL)
 455                 return 0;
 456         if (runtime->dma_buffer_p != &substream->dma_buffer) {
 457                 struct snd_card *card = substream->pcm->card;
 458
 459                 /* it's a newly allocated buffer.  release it now. */
 460                 do_free_pages(card, runtime->dma_buffer_p);
 461                 kfree(runtime->dma_buffer_p);
 462         }
 463         snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, NULL);
 464         return 0;
 465 }
 466 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_free_pages);
 467
 468 int _snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer(struct snd_pcm_substream *substream,
 469                                       size_t size, gfp_t gfp_flags)
 470 {
 471         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 472
 473         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 474                 return -EINVAL;
 475         runtime = substream->runtime;
 476         if (runtime->dma_area) {
 477                 if (runtime->dma_bytes >= size)
 478                         return 0; /* already large enough */
 479                 vfree(runtime->dma_area);
 480         }
 481         runtime->dma_area = __vmalloc(size, gfp_flags);
 482         if (!runtime->dma_area)
 483                 return -ENOMEM;
 484         runtime->dma_bytes = size;
 485         return 1;
 486 }
 487 EXPORT_SYMBOL(_snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer);
 488
 489 /**
 490  * snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer - free vmalloc buffer
 491  * @substream: the substream with a buffer allocated by
 492  *      snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer()
 493  *
 494  * Return: Zero if successful, or a negative error code on failure.
 495  */
 496 int snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer(struct snd_pcm_substream *substream)
 497 {
 498         struct snd_pcm_runtime *runtime;
 499
 500         if (PCM_RUNTIME_CHECK(substream))
 501                 return -EINVAL;
 502         runtime = substream->runtime;
 503         vfree(runtime->dma_area);
 504         runtime->dma_area = NULL;
 505         return 0;
 506 }
 507 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer);
 508
 509 /**
 510  * snd_pcm_lib_get_vmalloc_page - map vmalloc buffer offset to page struct
 511  * @substream: the substream with a buffer allocated by
 512  *      snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer()
 513  * @offset: offset in the buffer
 514  *
 515  * This function is to be used as the page callback in the PCM ops.
 516  *
 517  * Return: The page struct, or %NULL on failure.
 518  */
 519 struct page *snd_pcm_lib_get_vmalloc_page(struct snd_pcm_substream *substream,
 520                                           unsigned long offset)
 521 {
 522         return vmalloc_to_page(substream->runtime->dma_area + offset);
 523 }
 524 EXPORT_SYMBOL(snd_pcm_lib_get_vmalloc_page);