b6c36914e7c611c848f51afcfa57725657c372eb
[platform/kernel/linux-starfive.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
4  *
5  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
6  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
7  *
8  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
9  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
10  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
11  * refining of this idea.
12  */
13
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/dma-buf.h>
17 #include <linux/dma-fence.h>
18 #include <linux/dma-fence-unwrap.h>
19 #include <linux/anon_inodes.h>
20 #include <linux/export.h>
21 #include <linux/debugfs.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/seq_file.h>
24 #include <linux/sync_file.h>
25 #include <linux/poll.h>
26 #include <linux/dma-resv.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/mount.h>
29 #include <linux/pseudo_fs.h>
30
31 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
32 #include <uapi/linux/magic.h>
33
34 #include "dma-buf-sysfs-stats.h"
35
36 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
37
38 struct dma_buf_list {
39         struct list_head head;
40         struct mutex lock;
41 };
42
43 static struct dma_buf_list db_list;
44
45 static char *dmabuffs_dname(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen)
46 {
47         struct dma_buf *dmabuf;
48         char name[DMA_BUF_NAME_LEN];
49         size_t ret = 0;
50
51         dmabuf = dentry->d_fsdata;
52         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
53         if (dmabuf->name)
54                 ret = strlcpy(name, dmabuf->name, DMA_BUF_NAME_LEN);
55         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
56
57         return dynamic_dname(buffer, buflen, "/%s:%s",
58                              dentry->d_name.name, ret > 0 ? name : "");
59 }
60
61 static void dma_buf_release(struct dentry *dentry)
62 {
63         struct dma_buf *dmabuf;
64
65         dmabuf = dentry->d_fsdata;
66         if (unlikely(!dmabuf))
67                 return;
68
69         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
70
71         /*
72          * If you hit this BUG() it could mean:
73          * * There's a file reference imbalance in dma_buf_poll / dma_buf_poll_cb or somewhere else
74          * * dmabuf->cb_in/out.active are non-0 despite no pending fence callback
75          */
76         BUG_ON(dmabuf->cb_in.active || dmabuf->cb_out.active);
77
78         dma_buf_stats_teardown(dmabuf);
79         dmabuf->ops->release(dmabuf);
80
81         if (dmabuf->resv == (struct dma_resv *)&dmabuf[1])
82                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
83
84         WARN_ON(!list_empty(&dmabuf->attachments));
85         module_put(dmabuf->owner);
86         kfree(dmabuf->name);
87         kfree(dmabuf);
88 }
89
90 static int dma_buf_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
91 {
92         struct dma_buf *dmabuf;
93
94         if (!is_dma_buf_file(file))
95                 return -EINVAL;
96
97         dmabuf = file->private_data;
98
99         mutex_lock(&db_list.lock);
100         list_del(&dmabuf->list_node);
101         mutex_unlock(&db_list.lock);
102
103         return 0;
104 }
105
106 static const struct dentry_operations dma_buf_dentry_ops = {
107         .d_dname = dmabuffs_dname,
108         .d_release = dma_buf_release,
109 };
110
111 static struct vfsmount *dma_buf_mnt;
112
113 static int dma_buf_fs_init_context(struct fs_context *fc)
114 {
115         struct pseudo_fs_context *ctx;
116
117         ctx = init_pseudo(fc, DMA_BUF_MAGIC);
118         if (!ctx)
119                 return -ENOMEM;
120         ctx->dops = &dma_buf_dentry_ops;
121         return 0;
122 }
123
124 static struct file_system_type dma_buf_fs_type = {
125         .name = "dmabuf",
126         .init_fs_context = dma_buf_fs_init_context,
127         .kill_sb = kill_anon_super,
128 };
129
130 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
131 {
132         struct dma_buf *dmabuf;
133         int ret;
134
135         if (!is_dma_buf_file(file))
136                 return -EINVAL;
137
138         dmabuf = file->private_data;
139
140         /* check if buffer supports mmap */
141         if (!dmabuf->ops->mmap)
142                 return -EINVAL;
143
144         /* check for overflowing the buffer's size */
145         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
146             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
147                 return -EINVAL;
148
149         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
150         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
151         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
152
153         return ret;
154 }
155
156 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
157 {
158         struct dma_buf *dmabuf;
159         loff_t base;
160
161         if (!is_dma_buf_file(file))
162                 return -EBADF;
163
164         dmabuf = file->private_data;
165
166         /* only support discovering the end of the buffer,
167            but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
168            SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern */
169         if (whence == SEEK_END)
170                 base = dmabuf->size;
171         else if (whence == SEEK_SET)
172                 base = 0;
173         else
174                 return -EINVAL;
175
176         if (offset != 0)
177                 return -EINVAL;
178
179         return base + offset;
180 }
181
182 /**
183  * DOC: implicit fence polling
184  *
185  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
186  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct dma_fence)
187  * can be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
188  * provided in the &dma_resv structure.
189  *
190  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
191  * and related system calls:
192  *
193  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
194  *   most recent write or exclusive fence.
195  *
196  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
197  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
198  *
199  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
200  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
201  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
202  *
203  * As an alternative to poll(), the set of fences on DMA buffer can be
204  * exported as a &sync_file using &dma_buf_sync_file_export.
205  */
206
207 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
208 {
209         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
210         struct dma_buf *dmabuf = container_of(dcb->poll, struct dma_buf, poll);
211         unsigned long flags;
212
213         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
214         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
215         dcb->active = 0;
216         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
217         dma_fence_put(fence);
218         /* Paired with get_file in dma_buf_poll */
219         fput(dmabuf->file);
220 }
221
222 static bool dma_buf_poll_add_cb(struct dma_resv *resv, bool write,
223                                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb)
224 {
225         struct dma_resv_iter cursor;
226         struct dma_fence *fence;
227         int r;
228
229         dma_resv_for_each_fence(&cursor, resv, dma_resv_usage_rw(write),
230                                 fence) {
231                 dma_fence_get(fence);
232                 r = dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb, dma_buf_poll_cb);
233                 if (!r)
234                         return true;
235                 dma_fence_put(fence);
236         }
237
238         return false;
239 }
240
241 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
242 {
243         struct dma_buf *dmabuf;
244         struct dma_resv *resv;
245         __poll_t events;
246
247         dmabuf = file->private_data;
248         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
249                 return EPOLLERR;
250
251         resv = dmabuf->resv;
252
253         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
254
255         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
256         if (!events)
257                 return 0;
258
259         dma_resv_lock(resv, NULL);
260
261         if (events & EPOLLOUT) {
262                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_out;
263
264                 /* Check that callback isn't busy */
265                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
266                 if (dcb->active)
267                         events &= ~EPOLLOUT;
268                 else
269                         dcb->active = EPOLLOUT;
270                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
271
272                 if (events & EPOLLOUT) {
273                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
274                         get_file(dmabuf->file);
275
276                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, true, dcb))
277                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
278                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
279                         else
280                                 events &= ~EPOLLOUT;
281                 }
282         }
283
284         if (events & EPOLLIN) {
285                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_in;
286
287                 /* Check that callback isn't busy */
288                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
289                 if (dcb->active)
290                         events &= ~EPOLLIN;
291                 else
292                         dcb->active = EPOLLIN;
293                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
294
295                 if (events & EPOLLIN) {
296                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
297                         get_file(dmabuf->file);
298
299                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, false, dcb))
300                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
301                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
302                         else
303                                 events &= ~EPOLLIN;
304                 }
305         }
306
307         dma_resv_unlock(resv);
308         return events;
309 }
310
311 /**
312  * dma_buf_set_name - Set a name to a specific dma_buf to track the usage.
313  * It could support changing the name of the dma-buf if the same
314  * piece of memory is used for multiple purpose between different devices.
315  *
316  * @dmabuf: [in]     dmabuf buffer that will be renamed.
317  * @buf:    [in]     A piece of userspace memory that contains the name of
318  *                   the dma-buf.
319  *
320  * Returns 0 on success. If the dma-buf buffer is already attached to
321  * devices, return -EBUSY.
322  *
323  */
324 static long dma_buf_set_name(struct dma_buf *dmabuf, const char __user *buf)
325 {
326         char *name = strndup_user(buf, DMA_BUF_NAME_LEN);
327
328         if (IS_ERR(name))
329                 return PTR_ERR(name);
330
331         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
332         kfree(dmabuf->name);
333         dmabuf->name = name;
334         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
335
336         return 0;
337 }
338
339 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
340 static long dma_buf_export_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
341                                      void __user *user_data)
342 {
343         struct dma_buf_export_sync_file arg;
344         enum dma_resv_usage usage;
345         struct dma_fence *fence = NULL;
346         struct sync_file *sync_file;
347         int fd, ret;
348
349         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
350                 return -EFAULT;
351
352         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
353                 return -EINVAL;
354
355         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
356                 return -EINVAL;
357
358         fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
359         if (fd < 0)
360                 return fd;
361
362         usage = dma_resv_usage_rw(arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE);
363         ret = dma_resv_get_singleton(dmabuf->resv, usage, &fence);
364         if (ret)
365                 goto err_put_fd;
366
367         if (!fence)
368                 fence = dma_fence_get_stub();
369
370         sync_file = sync_file_create(fence);
371
372         dma_fence_put(fence);
373
374         if (!sync_file) {
375                 ret = -ENOMEM;
376                 goto err_put_fd;
377         }
378
379         arg.fd = fd;
380         if (copy_to_user(user_data, &arg, sizeof(arg))) {
381                 ret = -EFAULT;
382                 goto err_put_file;
383         }
384
385         fd_install(fd, sync_file->file);
386
387         return 0;
388
389 err_put_file:
390         fput(sync_file->file);
391 err_put_fd:
392         put_unused_fd(fd);
393         return ret;
394 }
395
396 static long dma_buf_import_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
397                                      const void __user *user_data)
398 {
399         struct dma_buf_import_sync_file arg;
400         struct dma_fence *fence, *f;
401         enum dma_resv_usage usage;
402         struct dma_fence_unwrap iter;
403         unsigned int num_fences;
404         int ret = 0;
405
406         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
407                 return -EFAULT;
408
409         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
410                 return -EINVAL;
411
412         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
413                 return -EINVAL;
414
415         fence = sync_file_get_fence(arg.fd);
416         if (!fence)
417                 return -EINVAL;
418
419         usage = (arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE) ? DMA_RESV_USAGE_WRITE :
420                                                    DMA_RESV_USAGE_READ;
421
422         num_fences = 0;
423         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
424                 ++num_fences;
425
426         if (num_fences > 0) {
427                 dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
428
429                 ret = dma_resv_reserve_fences(dmabuf->resv, num_fences);
430                 if (!ret) {
431                         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
432                                 dma_resv_add_fence(dmabuf->resv, f, usage);
433                 }
434
435                 dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
436         }
437
438         dma_fence_put(fence);
439
440         return ret;
441 }
442 #endif
443
444 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
445                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
446 {
447         struct dma_buf *dmabuf;
448         struct dma_buf_sync sync;
449         enum dma_data_direction direction;
450         int ret;
451
452         dmabuf = file->private_data;
453
454         switch (cmd) {
455         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
456                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
457                         return -EFAULT;
458
459                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
460                         return -EINVAL;
461
462                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
463                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
464                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
465                         break;
466                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
467                         direction = DMA_TO_DEVICE;
468                         break;
469                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
470                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
471                         break;
472                 default:
473                         return -EINVAL;
474                 }
475
476                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
477                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
478                 else
479                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
480
481                 return ret;
482
483         case DMA_BUF_SET_NAME_A:
484         case DMA_BUF_SET_NAME_B:
485                 return dma_buf_set_name(dmabuf, (const char __user *)arg);
486
487 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
488         case DMA_BUF_IOCTL_EXPORT_SYNC_FILE:
489                 return dma_buf_export_sync_file(dmabuf, (void __user *)arg);
490         case DMA_BUF_IOCTL_IMPORT_SYNC_FILE:
491                 return dma_buf_import_sync_file(dmabuf, (const void __user *)arg);
492 #endif
493
494         default:
495                 return -ENOTTY;
496         }
497 }
498
499 static void dma_buf_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
500 {
501         struct dma_buf *dmabuf = file->private_data;
502
503         seq_printf(m, "size:\t%zu\n", dmabuf->size);
504         /* Don't count the temporary reference taken inside procfs seq_show */
505         seq_printf(m, "count:\t%ld\n", file_count(dmabuf->file) - 1);
506         seq_printf(m, "exp_name:\t%s\n", dmabuf->exp_name);
507         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
508         if (dmabuf->name)
509                 seq_printf(m, "name:\t%s\n", dmabuf->name);
510         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
511 }
512
513 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
514         .release        = dma_buf_file_release,
515         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
516         .llseek         = dma_buf_llseek,
517         .poll           = dma_buf_poll,
518         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
519         .compat_ioctl   = compat_ptr_ioctl,
520         .show_fdinfo    = dma_buf_show_fdinfo,
521 };
522
523 /*
524  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
525  */
526 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
527 {
528         return file->f_op == &dma_buf_fops;
529 }
530
531 static struct file *dma_buf_getfile(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
532 {
533         static atomic64_t dmabuf_inode = ATOMIC64_INIT(0);
534         struct file *file;
535         struct inode *inode = alloc_anon_inode(dma_buf_mnt->mnt_sb);
536
537         if (IS_ERR(inode))
538                 return ERR_CAST(inode);
539
540         inode->i_size = dmabuf->size;
541         inode_set_bytes(inode, dmabuf->size);
542
543         /*
544          * The ->i_ino acquired from get_next_ino() is not unique thus
545          * not suitable for using it as dentry name by dmabuf stats.
546          * Override ->i_ino with the unique and dmabuffs specific
547          * value.
548          */
549         inode->i_ino = atomic64_add_return(1, &dmabuf_inode);
550         flags &= O_ACCMODE | O_NONBLOCK;
551         file = alloc_file_pseudo(inode, dma_buf_mnt, "dmabuf",
552                                  flags, &dma_buf_fops);
553         if (IS_ERR(file))
554                 goto err_alloc_file;
555         file->private_data = dmabuf;
556         file->f_path.dentry->d_fsdata = dmabuf;
557
558         return file;
559
560 err_alloc_file:
561         iput(inode);
562         return file;
563 }
564
565 /**
566  * DOC: dma buf device access
567  *
568  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
569  * is fairly simple:
570  *
571  * 1. The exporter defines his exporter instance using
572  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
573  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
574  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
575  *
576  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
577  *    to share with: First the file descriptor is converted to a &dma_buf using
578  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
579  *    dma_buf_attach().
580  *
581  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
582  *    backing storage.
583  *
584  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
585  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
586  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
587  *
588  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
589  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
590  *    reference acquired with dma_buf_get() by calling dma_buf_put().
591  *
592  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
593  * &dma_buf_ops.
594  */
595
596 /**
597  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
598  * with this buffer, so it can be exported.
599  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
600  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
601  *
602  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
603  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
604  *                      for further details.
605  *
606  * Returns, on success, a newly created struct dma_buf object, which wraps the
607  * supplied private data and operations for struct dma_buf_ops. On either
608  * missing ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative
609  * error.
610  *
611  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
612  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
613  */
614 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
615 {
616         struct dma_buf *dmabuf;
617         struct dma_resv *resv = exp_info->resv;
618         struct file *file;
619         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
620         int ret;
621
622         if (!exp_info->resv)
623                 alloc_size += sizeof(struct dma_resv);
624         else
625                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
626                 alloc_size += 1;
627
628         if (WARN_ON(!exp_info->priv
629                           || !exp_info->ops
630                           || !exp_info->ops->map_dma_buf
631                           || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
632                           || !exp_info->ops->release)) {
633                 return ERR_PTR(-EINVAL);
634         }
635
636         if (WARN_ON(exp_info->ops->cache_sgt_mapping &&
637                     (exp_info->ops->pin || exp_info->ops->unpin)))
638                 return ERR_PTR(-EINVAL);
639
640         if (WARN_ON(!exp_info->ops->pin != !exp_info->ops->unpin))
641                 return ERR_PTR(-EINVAL);
642
643         if (!try_module_get(exp_info->owner))
644                 return ERR_PTR(-ENOENT);
645
646         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
647         if (!dmabuf) {
648                 ret = -ENOMEM;
649                 goto err_module;
650         }
651
652         dmabuf->priv = exp_info->priv;
653         dmabuf->ops = exp_info->ops;
654         dmabuf->size = exp_info->size;
655         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
656         dmabuf->owner = exp_info->owner;
657         spin_lock_init(&dmabuf->name_lock);
658         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
659         dmabuf->cb_in.poll = dmabuf->cb_out.poll = &dmabuf->poll;
660         dmabuf->cb_in.active = dmabuf->cb_out.active = 0;
661
662         if (!resv) {
663                 resv = (struct dma_resv *)&dmabuf[1];
664                 dma_resv_init(resv);
665         }
666         dmabuf->resv = resv;
667
668         file = dma_buf_getfile(dmabuf, exp_info->flags);
669         if (IS_ERR(file)) {
670                 ret = PTR_ERR(file);
671                 goto err_dmabuf;
672         }
673
674         dmabuf->file = file;
675
676         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
677
678         mutex_lock(&db_list.lock);
679         list_add(&dmabuf->list_node, &db_list.head);
680         mutex_unlock(&db_list.lock);
681
682         ret = dma_buf_stats_setup(dmabuf);
683         if (ret)
684                 goto err_sysfs;
685
686         return dmabuf;
687
688 err_sysfs:
689         /*
690          * Set file->f_path.dentry->d_fsdata to NULL so that when
691          * dma_buf_release() gets invoked by dentry_ops, it exits
692          * early before calling the release() dma_buf op.
693          */
694         file->f_path.dentry->d_fsdata = NULL;
695         fput(file);
696 err_dmabuf:
697         kfree(dmabuf);
698 err_module:
699         module_put(exp_info->owner);
700         return ERR_PTR(ret);
701 }
702 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_export, DMA_BUF);
703
704 /**
705  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given struct dma_buf
706  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
707  * @flags:      [in]    flags to give to fd
708  *
709  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
710  */
711 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
712 {
713         int fd;
714
715         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
716                 return -EINVAL;
717
718         fd = get_unused_fd_flags(flags);
719         if (fd < 0)
720                 return fd;
721
722         fd_install(fd, dmabuf->file);
723
724         return fd;
725 }
726 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_fd, DMA_BUF);
727
728 /**
729  * dma_buf_get - returns the struct dma_buf related to an fd
730  * @fd: [in]    fd associated with the struct dma_buf to be returned
731  *
732  * On success, returns the struct dma_buf associated with an fd; uses
733  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
734  * otherwise.
735  */
736 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
737 {
738         struct file *file;
739
740         file = fget(fd);
741
742         if (!file)
743                 return ERR_PTR(-EBADF);
744
745         if (!is_dma_buf_file(file)) {
746                 fput(file);
747                 return ERR_PTR(-EINVAL);
748         }
749
750         return file->private_data;
751 }
752 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_get, DMA_BUF);
753
754 /**
755  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
756  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
757  *
758  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
759  *
760  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
761  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
762  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
763  */
764 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
765 {
766         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
767                 return;
768
769         fput(dmabuf->file);
770 }
771 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_put, DMA_BUF);
772
773 static void mangle_sg_table(struct sg_table *sg_table)
774 {
775 #ifdef CONFIG_DMABUF_DEBUG
776         int i;
777         struct scatterlist *sg;
778
779         /* To catch abuse of the underlying struct page by importers mix
780          * up the bits, but take care to preserve the low SG_ bits to
781          * not corrupt the sgt. The mixing is undone in __unmap_dma_buf
782          * before passing the sgt back to the exporter. */
783         for_each_sgtable_sg(sg_table, sg, i)
784                 sg->page_link ^= ~0xffUL;
785 #endif
786
787 }
788 static struct sg_table * __map_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
789                                        enum dma_data_direction direction)
790 {
791         struct sg_table *sg_table;
792         signed long ret;
793
794         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
795         if (IS_ERR_OR_NULL(sg_table))
796                 return sg_table;
797
798         if (!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach)) {
799                 ret = dma_resv_wait_timeout(attach->dmabuf->resv,
800                                             DMA_RESV_USAGE_KERNEL, true,
801                                             MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
802                 if (ret < 0) {
803                         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
804                                                            direction);
805                         return ERR_PTR(ret);
806                 }
807         }
808
809         mangle_sg_table(sg_table);
810         return sg_table;
811 }
812
813 /**
814  * DOC: locking convention
815  *
816  * In order to avoid deadlock situations between dma-buf exports and importers,
817  * all dma-buf API users must follow the common dma-buf locking convention.
818  *
819  * Convention for importers
820  *
821  * 1. Importers must hold the dma-buf reservation lock when calling these
822  *    functions:
823  *
824  *     - dma_buf_pin()
825  *     - dma_buf_unpin()
826  *     - dma_buf_map_attachment()
827  *     - dma_buf_unmap_attachment()
828  *     - dma_buf_vmap()
829  *     - dma_buf_vunmap()
830  *
831  * 2. Importers must not hold the dma-buf reservation lock when calling these
832  *    functions:
833  *
834  *     - dma_buf_attach()
835  *     - dma_buf_dynamic_attach()
836  *     - dma_buf_detach()
837  *     - dma_buf_export(
838  *     - dma_buf_fd()
839  *     - dma_buf_get()
840  *     - dma_buf_put()
841  *     - dma_buf_mmap()
842  *     - dma_buf_begin_cpu_access()
843  *     - dma_buf_end_cpu_access()
844  *     - dma_buf_map_attachment_unlocked()
845  *     - dma_buf_unmap_attachment_unlocked()
846  *     - dma_buf_vmap_unlocked()
847  *     - dma_buf_vunmap_unlocked()
848  *
849  * Convention for exporters
850  *
851  * 1. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with unlocked dma-buf
852  *    reservation and exporter can take the lock:
853  *
854  *     - &dma_buf_ops.attach()
855  *     - &dma_buf_ops.detach()
856  *     - &dma_buf_ops.release()
857  *     - &dma_buf_ops.begin_cpu_access()
858  *     - &dma_buf_ops.end_cpu_access()
859  *
860  * 2. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with locked dma-buf
861  *    reservation and exporter can't take the lock:
862  *
863  *     - &dma_buf_ops.pin()
864  *     - &dma_buf_ops.unpin()
865  *     - &dma_buf_ops.map_dma_buf()
866  *     - &dma_buf_ops.unmap_dma_buf()
867  *     - &dma_buf_ops.mmap()
868  *     - &dma_buf_ops.vmap()
869  *     - &dma_buf_ops.vunmap()
870  *
871  * 3. Exporters must hold the dma-buf reservation lock when calling these
872  *    functions:
873  *
874  *     - dma_buf_move_notify()
875  */
876
877 /**
878  * dma_buf_dynamic_attach - Add the device to dma_buf's attachments list
879  * @dmabuf:             [in]    buffer to attach device to.
880  * @dev:                [in]    device to be attached.
881  * @importer_ops:       [in]    importer operations for the attachment
882  * @importer_priv:      [in]    importer private pointer for the attachment
883  *
884  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
885  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
886  *
887  * Optionally this calls &dma_buf_ops.attach to allow device-specific attach
888  * functionality.
889  *
890  * Returns:
891  *
892  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
893  * error code wrapped into a pointer on failure.
894  *
895  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
896  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
897  * indicated with the error code -EBUSY.
898  */
899 struct dma_buf_attachment *
900 dma_buf_dynamic_attach(struct dma_buf *dmabuf, struct device *dev,
901                        const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops,
902                        void *importer_priv)
903 {
904         struct dma_buf_attachment *attach;
905         int ret;
906
907         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
908                 return ERR_PTR(-EINVAL);
909
910         if (WARN_ON(importer_ops && !importer_ops->move_notify))
911                 return ERR_PTR(-EINVAL);
912
913         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
914         if (!attach)
915                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
916
917         attach->dev = dev;
918         attach->dmabuf = dmabuf;
919         if (importer_ops)
920                 attach->peer2peer = importer_ops->allow_peer2peer;
921         attach->importer_ops = importer_ops;
922         attach->importer_priv = importer_priv;
923
924         if (dmabuf->ops->attach) {
925                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
926                 if (ret)
927                         goto err_attach;
928         }
929         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
930         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
931         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
932
933         /* When either the importer or the exporter can't handle dynamic
934          * mappings we cache the mapping here to avoid issues with the
935          * reservation object lock.
936          */
937         if (dma_buf_attachment_is_dynamic(attach) !=
938             dma_buf_is_dynamic(dmabuf)) {
939                 struct sg_table *sgt;
940
941                 dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
942                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
943                         ret = dmabuf->ops->pin(attach);
944                         if (ret)
945                                 goto err_unlock;
946                 }
947
948                 sgt = __map_dma_buf(attach, DMA_BIDIRECTIONAL);
949                 if (!sgt)
950                         sgt = ERR_PTR(-ENOMEM);
951                 if (IS_ERR(sgt)) {
952                         ret = PTR_ERR(sgt);
953                         goto err_unpin;
954                 }
955                 dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
956                 attach->sgt = sgt;
957                 attach->dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
958         }
959
960         return attach;
961
962 err_attach:
963         kfree(attach);
964         return ERR_PTR(ret);
965
966 err_unpin:
967         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
968                 dmabuf->ops->unpin(attach);
969
970 err_unlock:
971         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
972
973         dma_buf_detach(dmabuf, attach);
974         return ERR_PTR(ret);
975 }
976 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_dynamic_attach, DMA_BUF);
977
978 /**
979  * dma_buf_attach - Wrapper for dma_buf_dynamic_attach
980  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
981  * @dev:        [in]    device to be attached.
982  *
983  * Wrapper to call dma_buf_dynamic_attach() for drivers which still use a static
984  * mapping.
985  */
986 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
987                                           struct device *dev)
988 {
989         return dma_buf_dynamic_attach(dmabuf, dev, NULL, NULL);
990 }
991 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_attach, DMA_BUF);
992
993 static void __unmap_dma_buf(struct dma_buf_attachment *attach,
994                             struct sg_table *sg_table,
995                             enum dma_data_direction direction)
996 {
997         /* uses XOR, hence this unmangles */
998         mangle_sg_table(sg_table);
999
1000         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1001 }
1002
1003 /**
1004  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list
1005  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
1006  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
1007  *
1008  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
1009  *
1010  * Optionally this calls &dma_buf_ops.detach for device-specific detach.
1011  */
1012 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
1013 {
1014         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach || dmabuf != attach->dmabuf))
1015                 return;
1016
1017         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1018
1019         if (attach->sgt) {
1020
1021                 __unmap_dma_buf(attach, attach->sgt, attach->dir);
1022
1023                 if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf))
1024                         dmabuf->ops->unpin(attach);
1025         }
1026         list_del(&attach->node);
1027
1028         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1029
1030         if (dmabuf->ops->detach)
1031                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
1032
1033         kfree(attach);
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_detach, DMA_BUF);
1036
1037 /**
1038  * dma_buf_pin - Lock down the DMA-buf
1039  * @attach:     [in]    attachment which should be pinned
1040  *
1041  * Only dynamic importers (who set up @attach with dma_buf_dynamic_attach()) may
1042  * call this, and only for limited use cases like scanout and not for temporary
1043  * pin operations. It is not permitted to allow userspace to pin arbitrary
1044  * amounts of buffers through this interface.
1045  *
1046  * Buffers must be unpinned by calling dma_buf_unpin().
1047  *
1048  * Returns:
1049  * 0 on success, negative error code on failure.
1050  */
1051 int dma_buf_pin(struct dma_buf_attachment *attach)
1052 {
1053         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1054         int ret = 0;
1055
1056         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1057
1058         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1059
1060         if (dmabuf->ops->pin)
1061                 ret = dmabuf->ops->pin(attach);
1062
1063         return ret;
1064 }
1065 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_pin, DMA_BUF);
1066
1067 /**
1068  * dma_buf_unpin - Unpin a DMA-buf
1069  * @attach:     [in]    attachment which should be unpinned
1070  *
1071  * This unpins a buffer pinned by dma_buf_pin() and allows the exporter to move
1072  * any mapping of @attach again and inform the importer through
1073  * &dma_buf_attach_ops.move_notify.
1074  */
1075 void dma_buf_unpin(struct dma_buf_attachment *attach)
1076 {
1077         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1078
1079         WARN_ON(!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach));
1080
1081         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1082
1083         if (dmabuf->ops->unpin)
1084                 dmabuf->ops->unpin(attach);
1085 }
1086 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unpin, DMA_BUF);
1087
1088 /**
1089  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
1090  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1091  * dma_buf_ops.
1092  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1093  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1094  *
1095  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
1096  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
1097  *
1098  * On success, the DMA addresses and lengths in the returned scatterlist are
1099  * PAGE_SIZE aligned.
1100  *
1101  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
1102  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
1103  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
1104  * time.
1105  *
1106  * Important: Dynamic importers must wait for the exclusive fence of the struct
1107  * dma_resv attached to the DMA-BUF first.
1108  */
1109 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1110                                         enum dma_data_direction direction)
1111 {
1112         struct sg_table *sg_table;
1113         int r;
1114
1115         might_sleep();
1116
1117         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1118                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1119
1120         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1121
1122         if (attach->sgt) {
1123                 /*
1124                  * Two mappings with different directions for the same
1125                  * attachment are not allowed.
1126                  */
1127                 if (attach->dir != direction &&
1128                     attach->dir != DMA_BIDIRECTIONAL)
1129                         return ERR_PTR(-EBUSY);
1130
1131                 return attach->sgt;
1132         }
1133
1134         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf)) {
1135                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY)) {
1136                         r = attach->dmabuf->ops->pin(attach);
1137                         if (r)
1138                                 return ERR_PTR(r);
1139                 }
1140         }
1141
1142         sg_table = __map_dma_buf(attach, direction);
1143         if (!sg_table)
1144                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
1145
1146         if (IS_ERR(sg_table) && dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1147              !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1148                 attach->dmabuf->ops->unpin(attach);
1149
1150         if (!IS_ERR(sg_table) && attach->dmabuf->ops->cache_sgt_mapping) {
1151                 attach->sgt = sg_table;
1152                 attach->dir = direction;
1153         }
1154
1155 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
1156         if (!IS_ERR(sg_table)) {
1157                 struct scatterlist *sg;
1158                 u64 addr;
1159                 int len;
1160                 int i;
1161
1162                 for_each_sgtable_dma_sg(sg_table, sg, i) {
1163                         addr = sg_dma_address(sg);
1164                         len = sg_dma_len(sg);
1165                         if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(len)) {
1166                                 pr_debug("%s: addr %llx or len %x is not page aligned!\n",
1167                                          __func__, addr, len);
1168                         }
1169                 }
1170         }
1171 #endif /* CONFIG_DMA_API_DEBUG */
1172         return sg_table;
1173 }
1174 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment, DMA_BUF);
1175
1176 /**
1177  * dma_buf_map_attachment_unlocked - Returns the scatterlist table of the attachment;
1178  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1179  * dma_buf_ops.
1180  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1181  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1182  *
1183  * Unlocked variant of dma_buf_map_attachment().
1184  */
1185 struct sg_table *
1186 dma_buf_map_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1187                                 enum dma_data_direction direction)
1188 {
1189         struct sg_table *sg_table;
1190
1191         might_sleep();
1192
1193         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1194                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1195
1196         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1197         sg_table = dma_buf_map_attachment(attach, direction);
1198         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1199
1200         return sg_table;
1201 }
1202 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1203
1204 /**
1205  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1206  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1207  * dma_buf_ops.
1208  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1209  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1210  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1211  *
1212  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
1213  */
1214 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1215                                 struct sg_table *sg_table,
1216                                 enum dma_data_direction direction)
1217 {
1218         might_sleep();
1219
1220         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1221                 return;
1222
1223         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1224
1225         if (attach->sgt == sg_table)
1226                 return;
1227
1228         __unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1229
1230         if (dma_buf_is_dynamic(attach->dmabuf) &&
1231             !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY))
1232                 dma_buf_unpin(attach);
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment, DMA_BUF);
1235
1236 /**
1237  * dma_buf_unmap_attachment_unlocked - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1238  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1239  * dma_buf_ops.
1240  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1241  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1242  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1243  *
1244  * Unlocked variant of dma_buf_unmap_attachment().
1245  */
1246 void dma_buf_unmap_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1247                                        struct sg_table *sg_table,
1248                                        enum dma_data_direction direction)
1249 {
1250         might_sleep();
1251
1252         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1253                 return;
1254
1255         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1256         dma_buf_unmap_attachment(attach, sg_table, direction);
1257         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1258 }
1259 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment_unlocked, DMA_BUF);
1260
1261 /**
1262  * dma_buf_move_notify - notify attachments that DMA-buf is moving
1263  *
1264  * @dmabuf:     [in]    buffer which is moving
1265  *
1266  * Informs all attachmenst that they need to destroy and recreated all their
1267  * mappings.
1268  */
1269 void dma_buf_move_notify(struct dma_buf *dmabuf)
1270 {
1271         struct dma_buf_attachment *attach;
1272
1273         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1274
1275         list_for_each_entry(attach, &dmabuf->attachments, node)
1276                 if (attach->importer_ops)
1277                         attach->importer_ops->move_notify(attach);
1278 }
1279 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_move_notify, DMA_BUF);
1280
1281 /**
1282  * DOC: cpu access
1283  *
1284  * There are mutliple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
1285  *
1286  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
1287  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
1288  *   sending it away. Cache coherency is handled by braketing any transactions
1289  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
1290  *   access.
1291  *
1292  *   Since for most kernel internal dma-buf accesses need the entire buffer, a
1293  *   vmap interface is introduced. Note that on very old 32-bit architectures
1294  *   vmalloc space might be limited and result in vmap calls failing.
1295  *
1296  *   Interfaces::
1297  *
1298  *      void \*dma_buf_vmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1299  *      void dma_buf_vunmap(struct dma_buf \*dmabuf, struct iosys_map \*map)
1300  *
1301  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
1302  *   it runs out of vmalloc space. Note that the dma-buf layer keeps a reference
1303  *   count for all vmap access and calls down into the exporter's vmap function
1304  *   only when no vmapping exists, and only unmaps it once. Protection against
1305  *   concurrent vmap/vunmap calls is provided by taking the &dma_buf.lock mutex.
1306  *
1307  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
1308  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
1309  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
1310  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
1311  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
1312  *   replace ION buffers mmap support was needed.
1313  *
1314  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
1315  *   fd. But like for CPU access there's a need to braket the actual access,
1316  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
1317  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
1318  *   be restarted.
1319  *
1320  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
1321  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
1322  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
1323  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
1324  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
1325  *   sequence would be used like following:
1326  *
1327  *     - mmap dma-buf fd
1328  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
1329  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
1330  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
1331  *       device)
1332  *     - munmap once you don't need the buffer any more
1333  *
1334  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
1335  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
1336  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
1337  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
1338  *
1339  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
1340  *
1341  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
1342  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
1343  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
1344  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
1345  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
1346  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
1347  *
1348  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
1349  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
1350  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
1351  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
1352  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
1353  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
1354  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
1355  *
1356  *   Interface::
1357  *
1358  *      int dma_buf_mmap(struct dma_buf \*, struct vm_area_struct \*,
1359  *                     unsigned long);
1360  *
1361  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
1362  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with &dma_buf.file will
1363  *   equally achieve that for a dma-buf object.
1364  */
1365
1366 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1367                                       enum dma_data_direction direction)
1368 {
1369         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
1370                       direction == DMA_TO_DEVICE);
1371         struct dma_resv *resv = dmabuf->resv;
1372         long ret;
1373
1374         /* Wait on any implicit rendering fences */
1375         ret = dma_resv_wait_timeout(resv, dma_resv_usage_rw(write),
1376                                     true, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1377         if (ret < 0)
1378                 return ret;
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /**
1384  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
1385  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
1386  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1387  * specified access direction.
1388  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
1389  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
1390  *
1391  * After the cpu access is complete the caller should call
1392  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is braketed by both calls is
1393  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
1394  *
1395  * This function will also wait for any DMA transactions tracked through
1396  * implicit synchronization in &dma_buf.resv. For DMA transactions with explicit
1397  * synchronization this function will only ensure cache coherency, callers must
1398  * ensure synchronization with such DMA transactions on their own.
1399  *
1400  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1401  */
1402 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1403                              enum dma_data_direction direction)
1404 {
1405         int ret = 0;
1406
1407         if (WARN_ON(!dmabuf))
1408                 return -EINVAL;
1409
1410         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1411
1412         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
1413                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1414
1415         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
1416          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
1417          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
1418          */
1419         if (ret == 0)
1420                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1421
1422         return ret;
1423 }
1424 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_begin_cpu_access, DMA_BUF);
1425
1426 /**
1427  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
1428  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
1429  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1430  * specified access direction.
1431  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
1432  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
1433  *
1434  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
1435  *
1436  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1437  */
1438 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1439                            enum dma_data_direction direction)
1440 {
1441         int ret = 0;
1442
1443         WARN_ON(!dmabuf);
1444
1445         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1446
1447         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
1448                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
1449
1450         return ret;
1451 }
1452 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_end_cpu_access, DMA_BUF);
1453
1454
1455 /**
1456  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
1457  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
1458  * @vma:        [in]    vma for the mmap
1459  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
1460  *                      dma-buf buffer.
1461  *
1462  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
1463  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
1464  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
1465  * set up the mapping.
1466  *
1467  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1468  */
1469 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
1470                  unsigned long pgoff)
1471 {
1472         int ret;
1473
1474         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
1475                 return -EINVAL;
1476
1477         /* check if buffer supports mmap */
1478         if (!dmabuf->ops->mmap)
1479                 return -EINVAL;
1480
1481         /* check for offset overflow */
1482         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
1483                 return -EOVERFLOW;
1484
1485         /* check for overflowing the buffer's size */
1486         if (pgoff + vma_pages(vma) >
1487             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
1488                 return -EINVAL;
1489
1490         /* readjust the vma */
1491         vma_set_file(vma, dmabuf->file);
1492         vma->vm_pgoff = pgoff;
1493
1494         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1495         ret = dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
1496         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1497
1498         return ret;
1499 }
1500 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_mmap, DMA_BUF);
1501
1502 /**
1503  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1504  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1505  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1506  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1507  *
1508  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
1509  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
1510  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
1511  *
1512  * To ensure coherency users must call dma_buf_begin_cpu_access() and
1513  * dma_buf_end_cpu_access() around any cpu access performed through this
1514  * mapping.
1515  *
1516  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1517  */
1518 int dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1519 {
1520         struct iosys_map ptr;
1521         int ret;
1522
1523         iosys_map_clear(map);
1524
1525         if (WARN_ON(!dmabuf))
1526                 return -EINVAL;
1527
1528         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1529
1530         if (!dmabuf->ops->vmap)
1531                 return -EINVAL;
1532
1533         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1534                 dmabuf->vmapping_counter++;
1535                 BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1536                 *map = dmabuf->vmap_ptr;
1537                 return 0;
1538         }
1539
1540         BUG_ON(iosys_map_is_set(&dmabuf->vmap_ptr));
1541
1542         ret = dmabuf->ops->vmap(dmabuf, &ptr);
1543         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1544                 return ret;
1545
1546         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1547         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1548
1549         *map = dmabuf->vmap_ptr;
1550
1551         return 0;
1552 }
1553 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap, DMA_BUF);
1554
1555 /**
1556  * dma_buf_vmap_unlocked - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1557  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1558  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1559  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1560  *
1561  * Unlocked version of dma_buf_vmap()
1562  *
1563  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1564  */
1565 int dma_buf_vmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1566 {
1567         int ret;
1568
1569         iosys_map_clear(map);
1570
1571         if (WARN_ON(!dmabuf))
1572                 return -EINVAL;
1573
1574         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1575         ret = dma_buf_vmap(dmabuf, map);
1576         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1577
1578         return ret;
1579 }
1580 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap_unlocked, DMA_BUF);
1581
1582 /**
1583  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1584  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1585  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1586  */
1587 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1588 {
1589         if (WARN_ON(!dmabuf))
1590                 return;
1591
1592         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1593
1594         BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1595         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1596         BUG_ON(!iosys_map_is_equal(&dmabuf->vmap_ptr, map));
1597
1598         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1599                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1600                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, map);
1601                 iosys_map_clear(&dmabuf->vmap_ptr);
1602         }
1603 }
1604 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap, DMA_BUF);
1605
1606 /**
1607  * dma_buf_vunmap_unlocked - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1608  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1609  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1610  */
1611 void dma_buf_vunmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1612 {
1613         if (WARN_ON(!dmabuf))
1614                 return;
1615
1616         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1617         dma_buf_vunmap(dmabuf, map);
1618         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1619 }
1620 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap_unlocked, DMA_BUF);
1621
1622 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1623 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1624 {
1625         struct dma_buf *buf_obj;
1626         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1627         int count = 0, attach_count;
1628         size_t size = 0;
1629         int ret;
1630
1631         ret = mutex_lock_interruptible(&db_list.lock);
1632
1633         if (ret)
1634                 return ret;
1635
1636         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1637         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\t%-8s\tname\n",
1638                    "size", "flags", "mode", "count", "ino");
1639
1640         list_for_each_entry(buf_obj, &db_list.head, list_node) {
1641
1642                 ret = dma_resv_lock_interruptible(buf_obj->resv, NULL);
1643                 if (ret)
1644                         goto error_unlock;
1645
1646
1647                 spin_lock(&buf_obj->name_lock);
1648                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\t%08lu\t%s\n",
1649                                 buf_obj->size,
1650                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1651                                 file_count(buf_obj->file),
1652                                 buf_obj->exp_name,
1653                                 file_inode(buf_obj->file)->i_ino,
1654                                 buf_obj->name ?: "<none>");
1655                 spin_unlock(&buf_obj->name_lock);
1656
1657                 dma_resv_describe(buf_obj->resv, s);
1658
1659                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1660                 attach_count = 0;
1661
1662                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1663                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1664                         attach_count++;
1665                 }
1666                 dma_resv_unlock(buf_obj->resv);
1667
1668                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1669                                 attach_count);
1670
1671                 count++;
1672                 size += buf_obj->size;
1673         }
1674
1675         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1676
1677         mutex_unlock(&db_list.lock);
1678         return 0;
1679
1680 error_unlock:
1681         mutex_unlock(&db_list.lock);
1682         return ret;
1683 }
1684
1685 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(dma_buf_debug);
1686
1687 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1688
1689 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1690 {
1691         struct dentry *d;
1692         int err = 0;
1693
1694         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1695         if (IS_ERR(d))
1696                 return PTR_ERR(d);
1697
1698         dma_buf_debugfs_dir = d;
1699
1700         d = debugfs_create_file("bufinfo", S_IRUGO, dma_buf_debugfs_dir,
1701                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1702         if (IS_ERR(d)) {
1703                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1704                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1705                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1706                 err = PTR_ERR(d);
1707         }
1708
1709         return err;
1710 }
1711
1712 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1713 {
1714         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1715 }
1716 #else
1717 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1718 {
1719         return 0;
1720 }
1721 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1722 {
1723 }
1724 #endif
1725
1726 static int __init dma_buf_init(void)
1727 {
1728         int ret;
1729
1730         ret = dma_buf_init_sysfs_statistics();
1731         if (ret)
1732                 return ret;
1733
1734         dma_buf_mnt = kern_mount(&dma_buf_fs_type);
1735         if (IS_ERR(dma_buf_mnt))
1736                 return PTR_ERR(dma_buf_mnt);
1737
1738         mutex_init(&db_list.lock);
1739         INIT_LIST_HEAD(&db_list.head);
1740         dma_buf_init_debugfs();
1741         return 0;
1742 }
1743 subsys_initcall(dma_buf_init);
1744
1745 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1746 {
1747         dma_buf_uninit_debugfs();
1748         kern_unmount(dma_buf_mnt);
1749         dma_buf_uninit_sysfs_statistics();
1750 }
1751 __exitcall(dma_buf_deinit);