drivers/gpu/drm/msm/msm_gem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2013 Red Hat
   4  * Author: Rob Clark <robdclark@gmail.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/dma-map-ops.h>
   8 #include <linux/vmalloc.h>
   9 #include <linux/spinlock.h>
  10 #include <linux/shmem_fs.h>
  11 #include <linux/dma-buf.h>
  12 #include <linux/pfn_t.h>
  13
  14 #include <drm/drm_prime.h>
  15
  16 #include "msm_drv.h"
  17 #include "msm_fence.h"
  18 #include "msm_gem.h"
  19 #include "msm_gpu.h"
  20 #include "msm_mmu.h"
  21
  22 static void update_lru(struct drm_gem_object *obj);
  23
  24 static dma_addr_t physaddr(struct drm_gem_object *obj)
  25 {
  26         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
  27         struct msm_drm_private *priv = obj->dev->dev_private;
  28         return (((dma_addr_t)msm_obj->vram_node->start) << PAGE_SHIFT) +
  29                         priv->vram.paddr;
  30 }
  31
  32 static bool use_pages(struct drm_gem_object *obj)
  33 {
  34         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
  35         return !msm_obj->vram_node;
  36 }
  37
  38 /*
  39  * Cache sync.. this is a bit over-complicated, to fit dma-mapping
  40  * API.  Really GPU cache is out of scope here (handled on cmdstream)
  41  * and all we need to do is invalidate newly allocated pages before
  42  * mapping to CPU as uncached/writecombine.
  43  *
  44  * On top of this, we have the added headache, that depending on
  45  * display generation, the display's iommu may be wired up to either
  46  * the toplevel drm device (mdss), or to the mdp sub-node, meaning
  47  * that here we either have dma-direct or iommu ops.
  48  *
  49  * Let this be a cautionary tail of abstraction gone wrong.
  50  */
  51
  52 static void sync_for_device(struct msm_gem_object *msm_obj)
  53 {
  54         struct device *dev = msm_obj->base.dev->dev;
  55
  56         dma_map_sgtable(dev, msm_obj->sgt, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
  57 }
  58
  59 static void sync_for_cpu(struct msm_gem_object *msm_obj)
  60 {
  61         struct device *dev = msm_obj->base.dev->dev;
  62
  63         dma_unmap_sgtable(dev, msm_obj->sgt, DMA_BIDIRECTIONAL, 0);
  64 }
  65
  66 /* allocate pages from VRAM carveout, used when no IOMMU: */
  67 static struct page **get_pages_vram(struct drm_gem_object *obj, int npages)
  68 {
  69         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
  70         struct msm_drm_private *priv = obj->dev->dev_private;
  71         dma_addr_t paddr;
  72         struct page **p;
  73         int ret, i;
  74
  75         p = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
  76         if (!p)
  77                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
  78
  79         spin_lock(&priv->vram.lock);
  80         ret = drm_mm_insert_node(&priv->vram.mm, msm_obj->vram_node, npages);
  81         spin_unlock(&priv->vram.lock);
  82         if (ret) {
  83                 kvfree(p);
  84                 return ERR_PTR(ret);
  85         }
  86
  87         paddr = physaddr(obj);
  88         for (i = 0; i < npages; i++) {
  89                 p[i] = pfn_to_page(__phys_to_pfn(paddr));
  90                 paddr += PAGE_SIZE;
  91         }
  92
  93         return p;
  94 }
  95
  96 static struct page **get_pages(struct drm_gem_object *obj)
  97 {
  98         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
  99
 100         msm_gem_assert_locked(obj);
 101
 102         if (!msm_obj->pages) {
 103                 struct drm_device *dev = obj->dev;
 104                 struct page **p;
 105                 int npages = obj->size >> PAGE_SHIFT;
 106
 107                 if (use_pages(obj))
 108                         p = drm_gem_get_pages(obj);
 109                 else
 110                         p = get_pages_vram(obj, npages);
 111
 112                 if (IS_ERR(p)) {
 113                         DRM_DEV_ERROR(dev->dev, "could not get pages: %ld\n",
 114                                         PTR_ERR(p));
 115                         return p;
 116                 }
 117
 118                 msm_obj->pages = p;
 119
 120                 msm_obj->sgt = drm_prime_pages_to_sg(obj->dev, p, npages);
 121                 if (IS_ERR(msm_obj->sgt)) {
 122                         void *ptr = ERR_CAST(msm_obj->sgt);
 123
 124                         DRM_DEV_ERROR(dev->dev, "failed to allocate sgt\n");
 125                         msm_obj->sgt = NULL;
 126                         return ptr;
 127                 }
 128
 129                 /* For non-cached buffers, ensure the new pages are clean
 130                  * because display controller, GPU, etc. are not coherent:
 131                  */
 132                 if (msm_obj->flags & MSM_BO_WC)
 133                         sync_for_device(msm_obj);
 134
 135                 update_lru(obj);
 136         }
 137
 138         return msm_obj->pages;
 139 }
 140
 141 static void put_pages_vram(struct drm_gem_object *obj)
 142 {
 143         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 144         struct msm_drm_private *priv = obj->dev->dev_private;
 145
 146         spin_lock(&priv->vram.lock);
 147         drm_mm_remove_node(msm_obj->vram_node);
 148         spin_unlock(&priv->vram.lock);
 149
 150         kvfree(msm_obj->pages);
 151 }
 152
 153 static void put_pages(struct drm_gem_object *obj)
 154 {
 155         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 156
 157         if (msm_obj->pages) {
 158                 if (msm_obj->sgt) {
 159                         /* For non-cached buffers, ensure the new
 160                          * pages are clean because display controller,
 161                          * GPU, etc. are not coherent:
 162                          */
 163                         if (msm_obj->flags & MSM_BO_WC)
 164                                 sync_for_cpu(msm_obj);
 165
 166                         sg_free_table(msm_obj->sgt);
 167                         kfree(msm_obj->sgt);
 168                         msm_obj->sgt = NULL;
 169                 }
 170
 171                 if (use_pages(obj))
 172                         drm_gem_put_pages(obj, msm_obj->pages, true, false);
 173                 else
 174                         put_pages_vram(obj);
 175
 176                 msm_obj->pages = NULL;
 177                 update_lru(obj);
 178         }
 179 }
 180
 181 static struct page **msm_gem_pin_pages_locked(struct drm_gem_object *obj)
 182 {
 183         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 184         struct page **p;
 185
 186         msm_gem_assert_locked(obj);
 187
 188         if (GEM_WARN_ON(msm_obj->madv != MSM_MADV_WILLNEED)) {
 189                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 190         }
 191
 192         p = get_pages(obj);
 193         if (!IS_ERR(p)) {
 194                 to_msm_bo(obj)->pin_count++;
 195                 update_lru(obj);
 196         }
 197
 198         return p;
 199 }
 200
 201 struct page **msm_gem_pin_pages(struct drm_gem_object *obj)
 202 {
 203         struct page **p;
 204
 205         msm_gem_lock(obj);
 206         p = msm_gem_pin_pages_locked(obj);
 207         msm_gem_unlock(obj);
 208
 209         return p;
 210 }
 211
 212 void msm_gem_unpin_pages(struct drm_gem_object *obj)
 213 {
 214         msm_gem_lock(obj);
 215         msm_gem_unpin_locked(obj);
 216         msm_gem_unlock(obj);
 217 }
 218
 219 static pgprot_t msm_gem_pgprot(struct msm_gem_object *msm_obj, pgprot_t prot)
 220 {
 221         if (msm_obj->flags & MSM_BO_WC)
 222                 return pgprot_writecombine(prot);
 223         return prot;
 224 }
 225
 226 static vm_fault_t msm_gem_fault(struct vm_fault *vmf)
 227 {
 228         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 229         struct drm_gem_object *obj = vma->vm_private_data;
 230         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 231         struct page **pages;
 232         unsigned long pfn;
 233         pgoff_t pgoff;
 234         int err;
 235         vm_fault_t ret;
 236
 237         /*
 238          * vm_ops.open/drm_gem_mmap_obj and close get and put
 239          * a reference on obj. So, we dont need to hold one here.
 240          */
 241         err = msm_gem_lock_interruptible(obj);
 242         if (err) {
 243                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
 244                 goto out;
 245         }
 246
 247         if (GEM_WARN_ON(msm_obj->madv != MSM_MADV_WILLNEED)) {
 248                 msm_gem_unlock(obj);
 249                 return VM_FAULT_SIGBUS;
 250         }
 251
 252         /* make sure we have pages attached now */
 253         pages = get_pages(obj);
 254         if (IS_ERR(pages)) {
 255                 ret = vmf_error(PTR_ERR(pages));
 256                 goto out_unlock;
 257         }
 258
 259         /* We don't use vmf->pgoff since that has the fake offset: */
 260         pgoff = (vmf->address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 261
 262         pfn = page_to_pfn(pages[pgoff]);
 263
 264         VERB("Inserting %p pfn %lx, pa %lx", (void *)vmf->address,
 265                         pfn, pfn << PAGE_SHIFT);
 266
 267         ret = vmf_insert_pfn(vma, vmf->address, pfn);
 268
 269 out_unlock:
 270         msm_gem_unlock(obj);
 271 out:
 272         return ret;
 273 }
 274
 275 /** get mmap offset */
 276 static uint64_t mmap_offset(struct drm_gem_object *obj)
 277 {
 278         struct drm_device *dev = obj->dev;
 279         int ret;
 280
 281         msm_gem_assert_locked(obj);
 282
 283         /* Make it mmapable */
 284         ret = drm_gem_create_mmap_offset(obj);
 285
 286         if (ret) {
 287                 DRM_DEV_ERROR(dev->dev, "could not allocate mmap offset\n");
 288                 return 0;
 289         }
 290
 291         return drm_vma_node_offset_addr(&obj->vma_node);
 292 }
 293
 294 uint64_t msm_gem_mmap_offset(struct drm_gem_object *obj)
 295 {
 296         uint64_t offset;
 297
 298         msm_gem_lock(obj);
 299         offset = mmap_offset(obj);
 300         msm_gem_unlock(obj);
 301         return offset;
 302 }
 303
 304 static struct msm_gem_vma *add_vma(struct drm_gem_object *obj,
 305                 struct msm_gem_address_space *aspace)
 306 {
 307         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 308         struct msm_gem_vma *vma;
 309
 310         msm_gem_assert_locked(obj);
 311
 312         vma = kzalloc(sizeof(*vma), GFP_KERNEL);
 313         if (!vma)
 314                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 315
 316         vma->aspace = aspace;
 317
 318         list_add_tail(&vma->list, &msm_obj->vmas);
 319
 320         return vma;
 321 }
 322
 323 static struct msm_gem_vma *lookup_vma(struct drm_gem_object *obj,
 324                 struct msm_gem_address_space *aspace)
 325 {
 326         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 327         struct msm_gem_vma *vma;
 328
 329         msm_gem_assert_locked(obj);
 330
 331         list_for_each_entry(vma, &msm_obj->vmas, list) {
 332                 if (vma->aspace == aspace)
 333                         return vma;
 334         }
 335
 336         return NULL;
 337 }
 338
 339 static void del_vma(struct msm_gem_vma *vma)
 340 {
 341         if (!vma)
 342                 return;
 343
 344         list_del(&vma->list);
 345         kfree(vma);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * If close is true, this also closes the VMA (releasing the allocated
 350  * iova range) in addition to removing the iommu mapping.  In the eviction
 351  * case (!close), we keep the iova allocated, but only remove the iommu
 352  * mapping.
 353  */
 354 static void
 355 put_iova_spaces(struct drm_gem_object *obj, bool close)
 356 {
 357         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 358         struct msm_gem_vma *vma;
 359
 360         msm_gem_assert_locked(obj);
 361
 362         list_for_each_entry(vma, &msm_obj->vmas, list) {
 363                 if (vma->aspace) {
 364                         msm_gem_purge_vma(vma->aspace, vma);
 365                         if (close)
 366                                 msm_gem_close_vma(vma->aspace, vma);
 367                 }
 368         }
 369 }
 370
 371 /* Called with msm_obj locked */
 372 static void
 373 put_iova_vmas(struct drm_gem_object *obj)
 374 {
 375         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 376         struct msm_gem_vma *vma, *tmp;
 377
 378         msm_gem_assert_locked(obj);
 379
 380         list_for_each_entry_safe(vma, tmp, &msm_obj->vmas, list) {
 381                 del_vma(vma);
 382         }
 383 }
 384
 385 static struct msm_gem_vma *get_vma_locked(struct drm_gem_object *obj,
 386                 struct msm_gem_address_space *aspace,
 387                 u64 range_start, u64 range_end)
 388 {
 389         struct msm_gem_vma *vma;
 390
 391         msm_gem_assert_locked(obj);
 392
 393         vma = lookup_vma(obj, aspace);
 394
 395         if (!vma) {
 396                 int ret;
 397
 398                 vma = add_vma(obj, aspace);
 399                 if (IS_ERR(vma))
 400                         return vma;
 401
 402                 ret = msm_gem_init_vma(aspace, vma, obj->size,
 403                         range_start, range_end);
 404                 if (ret) {
 405                         del_vma(vma);
 406                         return ERR_PTR(ret);
 407                 }
 408         } else {
 409                 GEM_WARN_ON(vma->iova < range_start);
 410                 GEM_WARN_ON((vma->iova + obj->size) > range_end);
 411         }
 412
 413         return vma;
 414 }
 415
 416 int msm_gem_pin_vma_locked(struct drm_gem_object *obj, struct msm_gem_vma *vma)
 417 {
 418         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 419         struct page **pages;
 420         int ret, prot = IOMMU_READ;
 421
 422         if (!(msm_obj->flags & MSM_BO_GPU_READONLY))
 423                 prot |= IOMMU_WRITE;
 424
 425         if (msm_obj->flags & MSM_BO_MAP_PRIV)
 426                 prot |= IOMMU_PRIV;
 427
 428         if (msm_obj->flags & MSM_BO_CACHED_COHERENT)
 429                 prot |= IOMMU_CACHE;
 430
 431         msm_gem_assert_locked(obj);
 432
 433         if (GEM_WARN_ON(msm_obj->madv != MSM_MADV_WILLNEED))
 434                 return -EBUSY;
 435
 436         pages = msm_gem_pin_pages_locked(obj);
 437         if (IS_ERR(pages))
 438                 return PTR_ERR(pages);
 439
 440         ret = msm_gem_map_vma(vma->aspace, vma, prot, msm_obj->sgt, obj->size);
 441         if (ret)
 442                 msm_gem_unpin_locked(obj);
 443
 444         return ret;
 445 }
 446
 447 void msm_gem_unpin_locked(struct drm_gem_object *obj)
 448 {
 449         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 450
 451         msm_gem_assert_locked(obj);
 452
 453         msm_obj->pin_count--;
 454         GEM_WARN_ON(msm_obj->pin_count < 0);
 455
 456         update_lru(obj);
 457 }
 458
 459 struct msm_gem_vma *msm_gem_get_vma_locked(struct drm_gem_object *obj,
 460                                            struct msm_gem_address_space *aspace)
 461 {
 462         return get_vma_locked(obj, aspace, 0, U64_MAX);
 463 }
 464
 465 static int get_and_pin_iova_range_locked(struct drm_gem_object *obj,
 466                 struct msm_gem_address_space *aspace, uint64_t *iova,
 467                 u64 range_start, u64 range_end)
 468 {
 469         struct msm_gem_vma *vma;
 470         int ret;
 471
 472         msm_gem_assert_locked(obj);
 473
 474         vma = get_vma_locked(obj, aspace, range_start, range_end);
 475         if (IS_ERR(vma))
 476                 return PTR_ERR(vma);
 477
 478         ret = msm_gem_pin_vma_locked(obj, vma);
 479         if (!ret)
 480                 *iova = vma->iova;
 481
 482         return ret;
 483 }
 484
 485 /*
 486  * get iova and pin it. Should have a matching put
 487  * limits iova to specified range (in pages)
 488  */
 489 int msm_gem_get_and_pin_iova_range(struct drm_gem_object *obj,
 490                 struct msm_gem_address_space *aspace, uint64_t *iova,
 491                 u64 range_start, u64 range_end)
 492 {
 493         int ret;
 494
 495         msm_gem_lock(obj);
 496         ret = get_and_pin_iova_range_locked(obj, aspace, iova, range_start, range_end);
 497         msm_gem_unlock(obj);
 498
 499         return ret;
 500 }
 501
 502 /* get iova and pin it. Should have a matching put */
 503 int msm_gem_get_and_pin_iova(struct drm_gem_object *obj,
 504                 struct msm_gem_address_space *aspace, uint64_t *iova)
 505 {
 506         return msm_gem_get_and_pin_iova_range(obj, aspace, iova, 0, U64_MAX);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Get an iova but don't pin it. Doesn't need a put because iovas are currently
 511  * valid for the life of the object
 512  */
 513 int msm_gem_get_iova(struct drm_gem_object *obj,
 514                 struct msm_gem_address_space *aspace, uint64_t *iova)
 515 {
 516         struct msm_gem_vma *vma;
 517         int ret = 0;
 518
 519         msm_gem_lock(obj);
 520         vma = get_vma_locked(obj, aspace, 0, U64_MAX);
 521         if (IS_ERR(vma)) {
 522                 ret = PTR_ERR(vma);
 523         } else {
 524                 *iova = vma->iova;
 525         }
 526         msm_gem_unlock(obj);
 527
 528         return ret;
 529 }
 530
 531 static int clear_iova(struct drm_gem_object *obj,
 532                       struct msm_gem_address_space *aspace)
 533 {
 534         struct msm_gem_vma *vma = lookup_vma(obj, aspace);
 535
 536         if (!vma)
 537                 return 0;
 538
 539         if (msm_gem_vma_inuse(vma))
 540                 return -EBUSY;
 541
 542         msm_gem_purge_vma(vma->aspace, vma);
 543         msm_gem_close_vma(vma->aspace, vma);
 544         del_vma(vma);
 545
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 /*
 550  * Get the requested iova but don't pin it.  Fails if the requested iova is
 551  * not available.  Doesn't need a put because iovas are currently valid for
 552  * the life of the object.
 553  *
 554  * Setting an iova of zero will clear the vma.
 555  */
 556 int msm_gem_set_iova(struct drm_gem_object *obj,
 557                      struct msm_gem_address_space *aspace, uint64_t iova)
 558 {
 559         int ret = 0;
 560
 561         msm_gem_lock(obj);
 562         if (!iova) {
 563                 ret = clear_iova(obj, aspace);
 564         } else {
 565                 struct msm_gem_vma *vma;
 566                 vma = get_vma_locked(obj, aspace, iova, iova + obj->size);
 567                 if (IS_ERR(vma)) {
 568                         ret = PTR_ERR(vma);
 569                 } else if (GEM_WARN_ON(vma->iova != iova)) {
 570                         clear_iova(obj, aspace);
 571                         ret = -EBUSY;
 572                 }
 573         }
 574         msm_gem_unlock(obj);
 575
 576         return ret;
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Unpin a iova by updating the reference counts. The memory isn't actually
 581  * purged until something else (shrinker, mm_notifier, destroy, etc) decides
 582  * to get rid of it
 583  */
 584 void msm_gem_unpin_iova(struct drm_gem_object *obj,
 585                 struct msm_gem_address_space *aspace)
 586 {
 587         struct msm_gem_vma *vma;
 588
 589         msm_gem_lock(obj);
 590         vma = lookup_vma(obj, aspace);
 591         if (!GEM_WARN_ON(!vma)) {
 592                 msm_gem_unpin_vma(vma);
 593                 msm_gem_unpin_locked(obj);
 594         }
 595         msm_gem_unlock(obj);
 596 }
 597
 598 int msm_gem_dumb_create(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 599                 struct drm_mode_create_dumb *args)
 600 {
 601         args->pitch = align_pitch(args->width, args->bpp);
 602         args->size  = PAGE_ALIGN(args->pitch * args->height);
 603         return msm_gem_new_handle(dev, file, args->size,
 604                         MSM_BO_SCANOUT | MSM_BO_WC, &args->handle, "dumb");
 605 }
 606
 607 int msm_gem_dumb_map_offset(struct drm_file *file, struct drm_device *dev,
 608                 uint32_t handle, uint64_t *offset)
 609 {
 610         struct drm_gem_object *obj;
 611         int ret = 0;
 612
 613         /* GEM does all our handle to object mapping */
 614         obj = drm_gem_object_lookup(file, handle);
 615         if (obj == NULL) {
 616                 ret = -ENOENT;
 617                 goto fail;
 618         }
 619
 620         *offset = msm_gem_mmap_offset(obj);
 621
 622         drm_gem_object_put(obj);
 623
 624 fail:
 625         return ret;
 626 }
 627
 628 static void *get_vaddr(struct drm_gem_object *obj, unsigned madv)
 629 {
 630         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 631         int ret = 0;
 632
 633         msm_gem_assert_locked(obj);
 634
 635         if (obj->import_attach)
 636                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 637
 638         if (GEM_WARN_ON(msm_obj->madv > madv)) {
 639                 DRM_DEV_ERROR(obj->dev->dev, "Invalid madv state: %u vs %u\n",
 640                         msm_obj->madv, madv);
 641                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 642         }
 643
 644         /* increment vmap_count *before* vmap() call, so shrinker can
 645          * check vmap_count (is_vunmapable()) outside of msm_obj lock.
 646          * This guarantees that we won't try to msm_gem_vunmap() this
 647          * same object from within the vmap() call (while we already
 648          * hold msm_obj lock)
 649          */
 650         msm_obj->vmap_count++;
 651
 652         if (!msm_obj->vaddr) {
 653                 struct page **pages = get_pages(obj);
 654                 if (IS_ERR(pages)) {
 655                         ret = PTR_ERR(pages);
 656                         goto fail;
 657                 }
 658                 msm_obj->vaddr = vmap(pages, obj->size >> PAGE_SHIFT,
 659                                 VM_MAP, msm_gem_pgprot(msm_obj, PAGE_KERNEL));
 660                 if (msm_obj->vaddr == NULL) {
 661                         ret = -ENOMEM;
 662                         goto fail;
 663                 }
 664
 665                 update_lru(obj);
 666         }
 667
 668         return msm_obj->vaddr;
 669
 670 fail:
 671         msm_obj->vmap_count--;
 672         return ERR_PTR(ret);
 673 }
 674
 675 void *msm_gem_get_vaddr_locked(struct drm_gem_object *obj)
 676 {
 677         return get_vaddr(obj, MSM_MADV_WILLNEED);
 678 }
 679
 680 void *msm_gem_get_vaddr(struct drm_gem_object *obj)
 681 {
 682         void *ret;
 683
 684         msm_gem_lock(obj);
 685         ret = msm_gem_get_vaddr_locked(obj);
 686         msm_gem_unlock(obj);
 687
 688         return ret;
 689 }
 690
 691 /*
 692  * Don't use this!  It is for the very special case of dumping
 693  * submits from GPU hangs or faults, were the bo may already
 694  * be MSM_MADV_DONTNEED, but we know the buffer is still on the
 695  * active list.
 696  */
 697 void *msm_gem_get_vaddr_active(struct drm_gem_object *obj)
 698 {
 699         return get_vaddr(obj, __MSM_MADV_PURGED);
 700 }
 701
 702 void msm_gem_put_vaddr_locked(struct drm_gem_object *obj)
 703 {
 704         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 705
 706         msm_gem_assert_locked(obj);
 707         GEM_WARN_ON(msm_obj->vmap_count < 1);
 708
 709         msm_obj->vmap_count--;
 710 }
 711
 712 void msm_gem_put_vaddr(struct drm_gem_object *obj)
 713 {
 714         msm_gem_lock(obj);
 715         msm_gem_put_vaddr_locked(obj);
 716         msm_gem_unlock(obj);
 717 }
 718
 719 /* Update madvise status, returns true if not purged, else
 720  * false or -errno.
 721  */
 722 int msm_gem_madvise(struct drm_gem_object *obj, unsigned madv)
 723 {
 724         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 725
 726         msm_gem_lock(obj);
 727
 728         if (msm_obj->madv != __MSM_MADV_PURGED)
 729                 msm_obj->madv = madv;
 730
 731         madv = msm_obj->madv;
 732
 733         /* If the obj is inactive, we might need to move it
 734          * between inactive lists
 735          */
 736         update_lru(obj);
 737
 738         msm_gem_unlock(obj);
 739
 740         return (madv != __MSM_MADV_PURGED);
 741 }
 742
 743 void msm_gem_purge(struct drm_gem_object *obj)
 744 {
 745         struct drm_device *dev = obj->dev;
 746         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 747
 748         msm_gem_assert_locked(obj);
 749         GEM_WARN_ON(!is_purgeable(msm_obj));
 750
 751         /* Get rid of any iommu mapping(s): */
 752         put_iova_spaces(obj, true);
 753
 754         msm_gem_vunmap(obj);
 755
 756         drm_vma_node_unmap(&obj->vma_node, dev->anon_inode->i_mapping);
 757
 758         put_pages(obj);
 759
 760         put_iova_vmas(obj);
 761
 762         msm_obj->madv = __MSM_MADV_PURGED;
 763
 764         drm_gem_free_mmap_offset(obj);
 765
 766         /* Our goal here is to return as much of the memory as
 767          * is possible back to the system as we are called from OOM.
 768          * To do this we must instruct the shmfs to drop all of its
 769          * backing pages, *now*.
 770          */
 771         shmem_truncate_range(file_inode(obj->filp), 0, (loff_t)-1);
 772
 773         invalidate_mapping_pages(file_inode(obj->filp)->i_mapping,
 774                         0, (loff_t)-1);
 775 }
 776
 777 /*
 778  * Unpin the backing pages and make them available to be swapped out.
 779  */
 780 void msm_gem_evict(struct drm_gem_object *obj)
 781 {
 782         struct drm_device *dev = obj->dev;
 783         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 784
 785         msm_gem_assert_locked(obj);
 786         GEM_WARN_ON(is_unevictable(msm_obj));
 787
 788         /* Get rid of any iommu mapping(s): */
 789         put_iova_spaces(obj, false);
 790
 791         drm_vma_node_unmap(&obj->vma_node, dev->anon_inode->i_mapping);
 792
 793         put_pages(obj);
 794 }
 795
 796 void msm_gem_vunmap(struct drm_gem_object *obj)
 797 {
 798         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 799
 800         msm_gem_assert_locked(obj);
 801
 802         if (!msm_obj->vaddr || GEM_WARN_ON(!is_vunmapable(msm_obj)))
 803                 return;
 804
 805         vunmap(msm_obj->vaddr);
 806         msm_obj->vaddr = NULL;
 807 }
 808
 809 static void update_lru(struct drm_gem_object *obj)
 810 {
 811         struct msm_drm_private *priv = obj->dev->dev_private;
 812         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 813
 814         msm_gem_assert_locked(&msm_obj->base);
 815
 816         if (!msm_obj->pages) {
 817                 GEM_WARN_ON(msm_obj->pin_count);
 818                 GEM_WARN_ON(msm_obj->vmap_count);
 819
 820                 drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.unbacked, obj);
 821         } else if (msm_obj->pin_count || msm_obj->vmap_count) {
 822                 drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.pinned, obj);
 823         } else if (msm_obj->madv == MSM_MADV_WILLNEED) {
 824                 drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.willneed, obj);
 825         } else {
 826                 GEM_WARN_ON(msm_obj->madv != MSM_MADV_DONTNEED);
 827
 828                 drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.dontneed, obj);
 829         }
 830 }
 831
 832 bool msm_gem_active(struct drm_gem_object *obj)
 833 {
 834         msm_gem_assert_locked(obj);
 835
 836         if (to_msm_bo(obj)->pin_count)
 837                 return true;
 838
 839         return !dma_resv_test_signaled(obj->resv, dma_resv_usage_rw(true));
 840 }
 841
 842 int msm_gem_cpu_prep(struct drm_gem_object *obj, uint32_t op, ktime_t *timeout)
 843 {
 844         bool write = !!(op & MSM_PREP_WRITE);
 845         unsigned long remain =
 846                 op & MSM_PREP_NOSYNC ? 0 : timeout_to_jiffies(timeout);
 847         long ret;
 848
 849         ret = dma_resv_wait_timeout(obj->resv, dma_resv_usage_rw(write),
 850                                     true,  remain);
 851         if (ret == 0)
 852                 return remain == 0 ? -EBUSY : -ETIMEDOUT;
 853         else if (ret < 0)
 854                 return ret;
 855
 856         /* TODO cache maintenance */
 857
 858         return 0;
 859 }
 860
 861 int msm_gem_cpu_fini(struct drm_gem_object *obj)
 862 {
 863         /* TODO cache maintenance */
 864         return 0;
 865 }
 866
 867 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 868 void msm_gem_describe(struct drm_gem_object *obj, struct seq_file *m,
 869                 struct msm_gem_stats *stats)
 870 {
 871         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 872         struct dma_resv *robj = obj->resv;
 873         struct msm_gem_vma *vma;
 874         uint64_t off = drm_vma_node_start(&obj->vma_node);
 875         const char *madv;
 876
 877         msm_gem_lock(obj);
 878
 879         stats->all.count++;
 880         stats->all.size += obj->size;
 881
 882         if (msm_gem_active(obj)) {
 883                 stats->active.count++;
 884                 stats->active.size += obj->size;
 885         }
 886
 887         if (msm_obj->pages) {
 888                 stats->resident.count++;
 889                 stats->resident.size += obj->size;
 890         }
 891
 892         switch (msm_obj->madv) {
 893         case __MSM_MADV_PURGED:
 894                 stats->purged.count++;
 895                 stats->purged.size += obj->size;
 896                 madv = " purged";
 897                 break;
 898         case MSM_MADV_DONTNEED:
 899                 stats->purgeable.count++;
 900                 stats->purgeable.size += obj->size;
 901                 madv = " purgeable";
 902                 break;
 903         case MSM_MADV_WILLNEED:
 904         default:
 905                 madv = "";
 906                 break;
 907         }
 908
 909         seq_printf(m, "%08x: %c %2d (%2d) %08llx %p",
 910                         msm_obj->flags, msm_gem_active(obj) ? 'A' : 'I',
 911                         obj->name, kref_read(&obj->refcount),
 912                         off, msm_obj->vaddr);
 913
 914         seq_printf(m, " %08zu %9s %-32s\n", obj->size, madv, msm_obj->name);
 915
 916         if (!list_empty(&msm_obj->vmas)) {
 917
 918                 seq_puts(m, "      vmas:");
 919
 920                 list_for_each_entry(vma, &msm_obj->vmas, list) {
 921                         const char *name, *comm;
 922                         if (vma->aspace) {
 923                                 struct msm_gem_address_space *aspace = vma->aspace;
 924                                 struct task_struct *task =
 925                                         get_pid_task(aspace->pid, PIDTYPE_PID);
 926                                 if (task) {
 927                                         comm = kstrdup(task->comm, GFP_KERNEL);
 928                                         put_task_struct(task);
 929                                 } else {
 930                                         comm = NULL;
 931                                 }
 932                                 name = aspace->name;
 933                         } else {
 934                                 name = comm = NULL;
 935                         }
 936                         seq_printf(m, " [%s%s%s: aspace=%p, %08llx,%s,inuse=%d]",
 937                                 name, comm ? ":" : "", comm ? comm : "",
 938                                 vma->aspace, vma->iova,
 939                                 vma->mapped ? "mapped" : "unmapped",
 940                                 msm_gem_vma_inuse(vma));
 941                         kfree(comm);
 942                 }
 943
 944                 seq_puts(m, "\n");
 945         }
 946
 947         dma_resv_describe(robj, m);
 948         msm_gem_unlock(obj);
 949 }
 950
 951 void msm_gem_describe_objects(struct list_head *list, struct seq_file *m)
 952 {
 953         struct msm_gem_stats stats = {};
 954         struct msm_gem_object *msm_obj;
 955
 956         seq_puts(m, "   flags       id ref  offset   kaddr            size     madv      name\n");
 957         list_for_each_entry(msm_obj, list, node) {
 958                 struct drm_gem_object *obj = &msm_obj->base;
 959                 seq_puts(m, "   ");
 960                 msm_gem_describe(obj, m, &stats);
 961         }
 962
 963         seq_printf(m, "Total:     %4d objects, %9zu bytes\n",
 964                         stats.all.count, stats.all.size);
 965         seq_printf(m, "Active:    %4d objects, %9zu bytes\n",
 966                         stats.active.count, stats.active.size);
 967         seq_printf(m, "Resident:  %4d objects, %9zu bytes\n",
 968                         stats.resident.count, stats.resident.size);
 969         seq_printf(m, "Purgeable: %4d objects, %9zu bytes\n",
 970                         stats.purgeable.count, stats.purgeable.size);
 971         seq_printf(m, "Purged:    %4d objects, %9zu bytes\n",
 972                         stats.purged.count, stats.purged.size);
 973 }
 974 #endif
 975
 976 /* don't call directly!  Use drm_gem_object_put() */
 977 static void msm_gem_free_object(struct drm_gem_object *obj)
 978 {
 979         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
 980         struct drm_device *dev = obj->dev;
 981         struct msm_drm_private *priv = dev->dev_private;
 982
 983         mutex_lock(&priv->obj_lock);
 984         list_del(&msm_obj->node);
 985         mutex_unlock(&priv->obj_lock);
 986
 987         put_iova_spaces(obj, true);
 988
 989         if (obj->import_attach) {
 990                 GEM_WARN_ON(msm_obj->vaddr);
 991
 992                 /* Don't drop the pages for imported dmabuf, as they are not
 993                  * ours, just free the array we allocated:
 994                  */
 995                 kvfree(msm_obj->pages);
 996
 997                 put_iova_vmas(obj);
 998
 999                 drm_prime_gem_destroy(obj, msm_obj->sgt);
1000         } else {
1001                 msm_gem_vunmap(obj);
1002                 put_pages(obj);
1003                 put_iova_vmas(obj);
1004         }
1005
1006         drm_gem_object_release(obj);
1007
1008         kfree(msm_obj);
1009 }
1010
1011 static int msm_gem_object_mmap(struct drm_gem_object *obj, struct vm_area_struct *vma)
1012 {
1013         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(obj);
1014
1015         vma->vm_flags |= VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
1016         vma->vm_page_prot = msm_gem_pgprot(msm_obj, vm_get_page_prot(vma->vm_flags));
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 /* convenience method to construct a GEM buffer object, and userspace handle */
1022 int msm_gem_new_handle(struct drm_device *dev, struct drm_file *file,
1023                 uint32_t size, uint32_t flags, uint32_t *handle,
1024                 char *name)
1025 {
1026         struct drm_gem_object *obj;
1027         int ret;
1028
1029         obj = msm_gem_new(dev, size, flags);
1030
1031         if (IS_ERR(obj))
1032                 return PTR_ERR(obj);
1033
1034         if (name)
1035                 msm_gem_object_set_name(obj, "%s", name);
1036
1037         ret = drm_gem_handle_create(file, obj, handle);
1038
1039         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
1040         drm_gem_object_put(obj);
1041
1042         return ret;
1043 }
1044
1045 static const struct vm_operations_struct vm_ops = {
1046         .fault = msm_gem_fault,
1047         .open = drm_gem_vm_open,
1048         .close = drm_gem_vm_close,
1049 };
1050
1051 static const struct drm_gem_object_funcs msm_gem_object_funcs = {
1052         .free = msm_gem_free_object,
1053         .pin = msm_gem_prime_pin,
1054         .unpin = msm_gem_prime_unpin,
1055         .get_sg_table = msm_gem_prime_get_sg_table,
1056         .vmap = msm_gem_prime_vmap,
1057         .vunmap = msm_gem_prime_vunmap,
1058         .mmap = msm_gem_object_mmap,
1059         .vm_ops = &vm_ops,
1060 };
1061
1062 static int msm_gem_new_impl(struct drm_device *dev,
1063                 uint32_t size, uint32_t flags,
1064                 struct drm_gem_object **obj)
1065 {
1066         struct msm_drm_private *priv = dev->dev_private;
1067         struct msm_gem_object *msm_obj;
1068
1069         switch (flags & MSM_BO_CACHE_MASK) {
1070         case MSM_BO_CACHED:
1071         case MSM_BO_WC:
1072                 break;
1073         case MSM_BO_CACHED_COHERENT:
1074                 if (priv->has_cached_coherent)
1075                         break;
1076                 fallthrough;
1077         default:
1078                 DRM_DEV_DEBUG(dev->dev, "invalid cache flag: %x\n",
1079                                 (flags & MSM_BO_CACHE_MASK));
1080                 return -EINVAL;
1081         }
1082
1083         msm_obj = kzalloc(sizeof(*msm_obj), GFP_KERNEL);
1084         if (!msm_obj)
1085                 return -ENOMEM;
1086
1087         msm_obj->flags = flags;
1088         msm_obj->madv = MSM_MADV_WILLNEED;
1089
1090         INIT_LIST_HEAD(&msm_obj->node);
1091         INIT_LIST_HEAD(&msm_obj->vmas);
1092
1093         *obj = &msm_obj->base;
1094         (*obj)->funcs = &msm_gem_object_funcs;
1095
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 struct drm_gem_object *msm_gem_new(struct drm_device *dev, uint32_t size, uint32_t flags)
1100 {
1101         struct msm_drm_private *priv = dev->dev_private;
1102         struct msm_gem_object *msm_obj;
1103         struct drm_gem_object *obj = NULL;
1104         bool use_vram = false;
1105         int ret;
1106
1107         size = PAGE_ALIGN(size);
1108
1109         if (!msm_use_mmu(dev))
1110                 use_vram = true;
1111         else if ((flags & (MSM_BO_STOLEN | MSM_BO_SCANOUT)) && priv->vram.size)
1112                 use_vram = true;
1113
1114         if (GEM_WARN_ON(use_vram && !priv->vram.size))
1115                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1116
1117         /* Disallow zero sized objects as they make the underlying
1118          * infrastructure grumpy
1119          */
1120         if (size == 0)
1121                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1122
1123         ret = msm_gem_new_impl(dev, size, flags, &obj);
1124         if (ret)
1125                 return ERR_PTR(ret);
1126
1127         msm_obj = to_msm_bo(obj);
1128
1129         if (use_vram) {
1130                 struct msm_gem_vma *vma;
1131                 struct page **pages;
1132
1133                 drm_gem_private_object_init(dev, obj, size);
1134
1135                 msm_gem_lock(obj);
1136
1137                 vma = add_vma(obj, NULL);
1138                 msm_gem_unlock(obj);
1139                 if (IS_ERR(vma)) {
1140                         ret = PTR_ERR(vma);
1141                         goto fail;
1142                 }
1143
1144                 to_msm_bo(obj)->vram_node = &vma->node;
1145
1146                 msm_gem_lock(obj);
1147                 pages = get_pages(obj);
1148                 msm_gem_unlock(obj);
1149                 if (IS_ERR(pages)) {
1150                         ret = PTR_ERR(pages);
1151                         goto fail;
1152                 }
1153
1154                 vma->iova = physaddr(obj);
1155         } else {
1156                 ret = drm_gem_object_init(dev, obj, size);
1157                 if (ret)
1158                         goto fail;
1159                 /*
1160                  * Our buffers are kept pinned, so allocating them from the
1161                  * MOVABLE zone is a really bad idea, and conflicts with CMA.
1162                  * See comments above new_inode() why this is required _and_
1163                  * expected if you're going to pin these pages.
1164                  */
1165                 mapping_set_gfp_mask(obj->filp->f_mapping, GFP_HIGHUSER);
1166         }
1167
1168         drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.unbacked, obj);
1169
1170         mutex_lock(&priv->obj_lock);
1171         list_add_tail(&msm_obj->node, &priv->objects);
1172         mutex_unlock(&priv->obj_lock);
1173
1174         return obj;
1175
1176 fail:
1177         drm_gem_object_put(obj);
1178         return ERR_PTR(ret);
1179 }
1180
1181 struct drm_gem_object *msm_gem_import(struct drm_device *dev,
1182                 struct dma_buf *dmabuf, struct sg_table *sgt)
1183 {
1184         struct msm_drm_private *priv = dev->dev_private;
1185         struct msm_gem_object *msm_obj;
1186         struct drm_gem_object *obj;
1187         uint32_t size;
1188         int ret, npages;
1189
1190         /* if we don't have IOMMU, don't bother pretending we can import: */
1191         if (!msm_use_mmu(dev)) {
1192                 DRM_DEV_ERROR(dev->dev, "cannot import without IOMMU\n");
1193                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1194         }
1195
1196         size = PAGE_ALIGN(dmabuf->size);
1197
1198         ret = msm_gem_new_impl(dev, size, MSM_BO_WC, &obj);
1199         if (ret)
1200                 return ERR_PTR(ret);
1201
1202         drm_gem_private_object_init(dev, obj, size);
1203
1204         npages = size / PAGE_SIZE;
1205
1206         msm_obj = to_msm_bo(obj);
1207         msm_gem_lock(obj);
1208         msm_obj->sgt = sgt;
1209         msm_obj->pages = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
1210         if (!msm_obj->pages) {
1211                 msm_gem_unlock(obj);
1212                 ret = -ENOMEM;
1213                 goto fail;
1214         }
1215
1216         ret = drm_prime_sg_to_page_array(sgt, msm_obj->pages, npages);
1217         if (ret) {
1218                 msm_gem_unlock(obj);
1219                 goto fail;
1220         }
1221
1222         msm_gem_unlock(obj);
1223
1224         drm_gem_lru_move_tail(&priv->lru.pinned, obj);
1225
1226         mutex_lock(&priv->obj_lock);
1227         list_add_tail(&msm_obj->node, &priv->objects);
1228         mutex_unlock(&priv->obj_lock);
1229
1230         return obj;
1231
1232 fail:
1233         drm_gem_object_put(obj);
1234         return ERR_PTR(ret);
1235 }
1236
1237 void *msm_gem_kernel_new(struct drm_device *dev, uint32_t size,
1238                 uint32_t flags, struct msm_gem_address_space *aspace,
1239                 struct drm_gem_object **bo, uint64_t *iova)
1240 {
1241         void *vaddr;
1242         struct drm_gem_object *obj = msm_gem_new(dev, size, flags);
1243         int ret;
1244
1245         if (IS_ERR(obj))
1246                 return ERR_CAST(obj);
1247
1248         if (iova) {
1249                 ret = msm_gem_get_and_pin_iova(obj, aspace, iova);
1250                 if (ret)
1251                         goto err;
1252         }
1253
1254         vaddr = msm_gem_get_vaddr(obj);
1255         if (IS_ERR(vaddr)) {
1256                 msm_gem_unpin_iova(obj, aspace);
1257                 ret = PTR_ERR(vaddr);
1258                 goto err;
1259         }
1260
1261         if (bo)
1262                 *bo = obj;
1263
1264         return vaddr;
1265 err:
1266         drm_gem_object_put(obj);
1267
1268         return ERR_PTR(ret);
1269
1270 }
1271
1272 void msm_gem_kernel_put(struct drm_gem_object *bo,
1273                 struct msm_gem_address_space *aspace)
1274 {
1275         if (IS_ERR_OR_NULL(bo))
1276                 return;
1277
1278         msm_gem_put_vaddr(bo);
1279         msm_gem_unpin_iova(bo, aspace);
1280         drm_gem_object_put(bo);
1281 }
1282
1283 void msm_gem_object_set_name(struct drm_gem_object *bo, const char *fmt, ...)
1284 {
1285         struct msm_gem_object *msm_obj = to_msm_bo(bo);
1286         va_list ap;
1287
1288         if (!fmt)
1289                 return;
1290
1291         va_start(ap, fmt);
1292         vsnprintf(msm_obj->name, sizeof(msm_obj->name), fmt, ap);
1293         va_end(ap);
1294 }