drivers/pci/p2pdma.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * PCI Peer 2 Peer DMA support.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016-2018, Logan Gunthorpe
   6  * Copyright (c) 2016-2017, Microsemi Corporation
   7  * Copyright (c) 2017, Christoph Hellwig
   8  * Copyright (c) 2018, Eideticom Inc.
   9  */
  10
  11 #define pr_fmt(fmt) "pci-p2pdma: " fmt
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/genalloc.h>
  17 #include <linux/memremap.h>
  18 #include <linux/percpu-refcount.h>
  19 #include <linux/random.h>
  20 #include <linux/seq_buf.h>
  21 #include <linux/xarray.h>
  22
  23 enum pci_p2pdma_map_type {
  24         PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN = 0,
  25         PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED,
  26         PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR,
  27         PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE,
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma {
  31         struct gen_pool *pool;
  32         bool p2pmem_published;
  33         struct xarray map_types;
  34 };
  35
  36 struct pci_p2pdma_pagemap {
  37         struct dev_pagemap pgmap;
  38         struct pci_dev *provider;
  39         u64 bus_offset;
  40 };
  41
  42 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  43 {
  44         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  45 }
  46
  47 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  48                          char *buf)
  49 {
  50         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  51         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  52         size_t size = 0;
  53
  54         rcu_read_lock();
  55         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  56         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  57                 size = gen_pool_size(p2pdma->pool);
  58         rcu_read_unlock();
  59
  60         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", size);
  61 }
  62 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  63
  64 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  65                               char *buf)
  66 {
  67         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  68         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  69         size_t avail = 0;
  70
  71         rcu_read_lock();
  72         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  73         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  74                 avail = gen_pool_avail(p2pdma->pool);
  75         rcu_read_unlock();
  76
  77         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", avail);
  78 }
  79 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  80
  81 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  82                               char *buf)
  83 {
  84         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  85         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  86         bool published = false;
  87
  88         rcu_read_lock();
  89         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  90         if (p2pdma)
  91                 published = p2pdma->p2pmem_published;
  92         rcu_read_unlock();
  93
  94         return sysfs_emit(buf, "%d\n", published);
  95 }
  96 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  97
  98 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
  99         &dev_attr_size.attr,
 100         &dev_attr_available.attr,
 101         &dev_attr_published.attr,
 102         NULL,
 103 };
 104
 105 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
 106         .attrs = p2pmem_attrs,
 107         .name = "p2pmem",
 108 };
 109
 110 static void pci_p2pdma_release(void *data)
 111 {
 112         struct pci_dev *pdev = data;
 113         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 114
 115         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 116         if (!p2pdma)
 117                 return;
 118
 119         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 120         pdev->p2pdma = NULL;
 121         synchronize_rcu();
 122
 123         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 124         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 125         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 126 }
 127
 128 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 129 {
 130         int error = -ENOMEM;
 131         struct pci_p2pdma *p2p;
 132
 133         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 134         if (!p2p)
 135                 return -ENOMEM;
 136
 137         xa_init(&p2p->map_types);
 138
 139         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 140         if (!p2p->pool)
 141                 goto out;
 142
 143         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 144         if (error)
 145                 goto out_pool_destroy;
 146
 147         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 148         if (error)
 149                 goto out_pool_destroy;
 150
 151         rcu_assign_pointer(pdev->p2pdma, p2p);
 152         return 0;
 153
 154 out_pool_destroy:
 155         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 156 out:
 157         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 158         return error;
 159 }
 160
 161 /**
 162  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 163  * @pdev: the device to add the memory to
 164  * @bar: PCI BAR to add
 165  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 166  * @offset: offset into the PCI BAR
 167  *
 168  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 169  * be used with any DMA request.
 170  */
 171 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 172                             u64 offset)
 173 {
 174         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 175         struct dev_pagemap *pgmap;
 176         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 177         void *addr;
 178         int error;
 179
 180         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 181                 return -EINVAL;
 182
 183         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 184                 return -EINVAL;
 185
 186         if (!size)
 187                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 188
 189         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 190                 return -EINVAL;
 191
 192         if (!pdev->p2pdma) {
 193                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 194                 if (error)
 195                         return error;
 196         }
 197
 198         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 199         if (!p2p_pgmap)
 200                 return -ENOMEM;
 201
 202         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 203         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 204         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 205         pgmap->nr_range = 1;
 206         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 207
 208         p2p_pgmap->provider = pdev;
 209         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 210                 pci_resource_start(pdev, bar);
 211
 212         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 213         if (IS_ERR(addr)) {
 214                 error = PTR_ERR(addr);
 215                 goto pgmap_free;
 216         }
 217
 218         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 219         error = gen_pool_add_owner(p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 220                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 221                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 222                         &pgmap->ref);
 223         if (error)
 224                 goto pages_free;
 225
 226         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 227                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 228
 229         return 0;
 230
 231 pages_free:
 232         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 233 pgmap_free:
 234         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 235         return error;
 236 }
 237 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 238
 239 /*
 240  * Note this function returns the parent PCI device with a
 241  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 242  * the reference.
 243  */
 244 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 245 {
 246         struct device *parent;
 247
 248         dev = get_device(dev);
 249
 250         while (dev) {
 251                 if (dev_is_pci(dev))
 252                         return to_pci_dev(dev);
 253
 254                 parent = get_device(dev->parent);
 255                 put_device(dev);
 256                 dev = parent;
 257         }
 258
 259         return NULL;
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 264  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 265  * upstream, 0 otherwise.
 266  */
 267 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 268 {
 269         int pos;
 270         u16 ctrl;
 271
 272         pos = pdev->acs_cap;
 273         if (!pos)
 274                 return 0;
 275
 276         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 277
 278         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 279                 return 1;
 280
 281         return 0;
 282 }
 283
 284 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 285 {
 286         if (!buf)
 287                 return;
 288
 289         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 290 }
 291
 292 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 293 {
 294 #ifdef CONFIG_X86
 295         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 296
 297         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 298         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 299                 return true;
 300 #endif
 301
 302         return false;
 303 }
 304
 305 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 306         unsigned short vendor;
 307         unsigned short device;
 308         enum {
 309                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 310         } flags;
 311 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 312         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 313         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 314         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 315         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 316         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 317         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 318         /* Intel SkyLake-E */
 319         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 320         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 321         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 322         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 323         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 324         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x09a2, 0},
 325         {}
 326 };
 327
 328 /*
 329  * If the first device on host's root bus is either devfn 00.0 or a PCIe
 330  * Root Port, return it.  Otherwise return NULL.
 331  *
 332  * We often use a devfn 00.0 "host bridge" in the pci_p2pdma_whitelist[]
 333  * (though there is no PCI/PCIe requirement for such a device).  On some
 334  * platforms, e.g., Intel Skylake, there is no such host bridge device, and
 335  * pci_p2pdma_whitelist[] may contain a Root Port at any devfn.
 336  *
 337  * This function is similar to pci_get_slot(host->bus, 0), but it does
 338  * not take the pci_bus_sem lock since __host_bridge_whitelist() must not
 339  * sleep.
 340  *
 341  * For this to be safe, the caller should hold a reference to a device on the
 342  * bridge, which should ensure the host_bridge device will not be freed
 343  * or removed from the head of the devices list.
 344  */
 345 static struct pci_dev *pci_host_bridge_dev(struct pci_host_bridge *host)
 346 {
 347         struct pci_dev *root;
 348
 349         root = list_first_entry_or_null(&host->bus->devices,
 350                                         struct pci_dev, bus_list);
 351
 352         if (!root)
 353                 return NULL;
 354
 355         if (root->devfn == PCI_DEVFN(0, 0))
 356                 return root;
 357
 358         if (pci_pcie_type(root) == PCI_EXP_TYPE_ROOT_PORT)
 359                 return root;
 360
 361         return NULL;
 362 }
 363
 364 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 365                                     bool same_host_bridge, bool warn)
 366 {
 367         struct pci_dev *root = pci_host_bridge_dev(host);
 368         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 369         unsigned short vendor, device;
 370
 371         if (!root)
 372                 return false;
 373
 374         vendor = root->vendor;
 375         device = root->device;
 376
 377         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 378                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 379                         continue;
 380                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 381                         return false;
 382
 383                 return true;
 384         }
 385
 386         if (warn)
 387                 pci_warn(root, "Host bridge not in P2PDMA whitelist: %04x:%04x\n",
 388                          vendor, device);
 389
 390         return false;
 391 }
 392
 393 /*
 394  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 395  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 396  */
 397 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b,
 398                                   bool warn)
 399 {
 400         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 401         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 402
 403         if (host_a == host_b)
 404                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true, warn);
 405
 406         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false, warn) &&
 407             __host_bridge_whitelist(host_b, false, warn))
 408                 return true;
 409
 410         return false;
 411 }
 412
 413 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 414 {
 415         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) |
 416                 (client->bus->number << 8) | client->devfn;
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Calculate the P2PDMA mapping type and distance between two PCI devices.
 421  *
 422  * If the two devices are the same PCI function, return
 423  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 0.
 424  *
 425  * If they are two functions of the same device, return
 426  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 2 (one hop up to the bridge,
 427  * then one hop back down to another function of the same device).
 428  *
 429  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch,
 430  * return a distance of 4. This corresponds to the following PCI tree:
 431  *
 432  *     -+  Root Port
 433  *      \+ Switch Upstream Port
 434  *       +-+ Switch Downstream Port 0
 435  *       + \- Device A
 436  *       \-+ Switch Downstream Port 1
 437  *         \- Device B
 438  *
 439  * The distance is 4 because we traverse from Device A to Downstream Port 0
 440  * to the common Switch Upstream Port, back down to Downstream Port 1 and
 441  * then to Device B. The mapping type returned depends on the ACS
 442  * redirection setting of the ports along the path.
 443  *
 444  * If ACS redirect is set on any port in the path, traffic between the
 445  * devices will go through the host bridge, so return
 446  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE; otherwise return
 447  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
 448  *
 449  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 450  * will consult a whitelist. If the host bridge is in the whitelist, return
 451  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE with the distance set to the number of
 452  * ports per above. If the device is not in the whitelist, return
 453  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 454  */
 455 static enum pci_p2pdma_map_type
 456 calc_map_type_and_dist(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 457                 int *dist, bool verbose)
 458 {
 459         enum pci_p2pdma_map_type map_type = PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 460         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 461         bool acs_redirects = false;
 462         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 463         struct seq_buf acs_list;
 464         int acs_cnt = 0;
 465         int dist_a = 0;
 466         int dist_b = 0;
 467         char buf[128];
 468
 469         seq_buf_init(&acs_list, buf, sizeof(buf));
 470
 471         /*
 472          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 473          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 474          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 475          */
 476         while (a) {
 477                 dist_b = 0;
 478
 479                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 480                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, a);
 481                         acs_cnt++;
 482                 }
 483
 484                 bb = b;
 485
 486                 while (bb) {
 487                         if (a == bb)
 488                                 goto check_b_path_acs;
 489
 490                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 491                         dist_b++;
 492                 }
 493
 494                 a = pci_upstream_bridge(a);
 495                 dist_a++;
 496         }
 497
 498         *dist = dist_a + dist_b;
 499         goto map_through_host_bridge;
 500
 501 check_b_path_acs:
 502         bb = b;
 503
 504         while (bb) {
 505                 if (a == bb)
 506                         break;
 507
 508                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 509                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, bb);
 510                         acs_cnt++;
 511                 }
 512
 513                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 514         }
 515
 516         *dist = dist_a + dist_b;
 517
 518         if (!acs_cnt) {
 519                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 520                 goto done;
 521         }
 522
 523         if (verbose) {
 524                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0; /* drop final semicolon */
 525                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 526                          pci_name(provider));
 527                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 528                          acs_list.buffer);
 529         }
 530         acs_redirects = true;
 531
 532 map_through_host_bridge:
 533         if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 534             !host_bridge_whitelist(provider, client, acs_redirects)) {
 535                 if (verbose)
 536                         pci_warn(client, "cannot be used for peer-to-peer DMA as the client and provider (%s) do not share an upstream bridge or whitelisted host bridge\n",
 537                                  pci_name(provider));
 538                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 539         }
 540 done:
 541         rcu_read_lock();
 542         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 543         if (p2pdma)
 544                 xa_store(&p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 545                          xa_mk_value(map_type), GFP_KERNEL);
 546         rcu_read_unlock();
 547         return map_type;
 548 }
 549
 550 /**
 551  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 552  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 553  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 554  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 555  * @num_clients: number of clients in the array
 556  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 557  *
 558  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 559  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 560  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 561  * choice).
 562  *
 563  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 564  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 565  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 566  */
 567 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 568                              int num_clients, bool verbose)
 569 {
 570         enum pci_p2pdma_map_type map;
 571         bool not_supported = false;
 572         struct pci_dev *pci_client;
 573         int total_dist = 0;
 574         int i, distance;
 575
 576         if (num_clients == 0)
 577                 return -1;
 578
 579         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 580                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 581                 if (!pci_client) {
 582                         if (verbose)
 583                                 dev_warn(clients[i],
 584                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 585                         return -1;
 586                 }
 587
 588                 map = calc_map_type_and_dist(provider, pci_client, &distance,
 589                                              verbose);
 590
 591                 pci_dev_put(pci_client);
 592
 593                 if (map == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 594                         not_supported = true;
 595
 596                 if (not_supported && !verbose)
 597                         break;
 598
 599                 total_dist += distance;
 600         }
 601
 602         if (not_supported)
 603                 return -1;
 604
 605         return total_dist;
 606 }
 607 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 608
 609 /**
 610  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 611  * @pdev: PCI device to check
 612  */
 613 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 614 {
 615         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 616         bool res;
 617
 618         rcu_read_lock();
 619         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 620         res = p2pdma && p2pdma->p2pmem_published;
 621         rcu_read_unlock();
 622
 623         return res;
 624 }
 625 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 626
 627 /**
 628  * pci_p2pmem_find_many - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 629  *      the specified list of clients and shortest distance (as determined
 630  *      by pci_p2pmem_dma())
 631  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 632  * @num_clients: number of client devices in the list
 633  *
 634  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 635  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 636  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 637  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 638  * distance away, one will be chosen at random.
 639  *
 640  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 641  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 642  * found provider will also be assigned to the client list.
 643  */
 644 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 645 {
 646         struct pci_dev *pdev = NULL;
 647         int distance;
 648         int closest_distance = INT_MAX;
 649         struct pci_dev **closest_pdevs;
 650         int dev_cnt = 0;
 651         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 652         int i;
 653
 654         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 655         if (!closest_pdevs)
 656                 return NULL;
 657
 658         while ((pdev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, pdev))) {
 659                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 660                         continue;
 661
 662                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 663                                                     num_clients, false);
 664                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 665                         continue;
 666
 667                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 668                         continue;
 669
 670                 if (distance < closest_distance) {
 671                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 672                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 673
 674                         dev_cnt = 0;
 675                         closest_distance = distance;
 676                 }
 677
 678                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 679         }
 680
 681         if (dev_cnt)
 682                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[prandom_u32_max(dev_cnt)]);
 683
 684         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 685                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 686
 687         kfree(closest_pdevs);
 688         return pdev;
 689 }
 690 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 691
 692 /**
 693  * pci_alloc_p2pmem - allocate peer-to-peer DMA memory
 694  * @pdev: the device to allocate memory from
 695  * @size: number of bytes to allocate
 696  *
 697  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 698  */
 699 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 700 {
 701         void *ret = NULL;
 702         struct percpu_ref *ref;
 703         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 704
 705         /*
 706          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 707          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 708          * read-lock.
 709          */
 710         rcu_read_lock();
 711         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 712         if (unlikely(!p2pdma))
 713                 goto out;
 714
 715         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, size, (void **) &ref);
 716         if (!ret)
 717                 goto out;
 718
 719         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 720                 gen_pool_free(p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 721                 ret = NULL;
 722                 goto out;
 723         }
 724 out:
 725         rcu_read_unlock();
 726         return ret;
 727 }
 728 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 729
 730 /**
 731  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 732  * @pdev: the device the memory was allocated from
 733  * @addr: address of the memory that was allocated
 734  * @size: number of bytes that were allocated
 735  */
 736 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 737 {
 738         struct percpu_ref *ref;
 739         struct pci_p2pdma *p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 740
 741         gen_pool_free_owner(p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 742                         (void **) &ref);
 743         percpu_ref_put(ref);
 744 }
 745 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 746
 747 /**
 748  * pci_p2pmem_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 749  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 750  * @pdev: the device the memory was allocated from
 751  * @addr: address of the memory that was allocated
 752  */
 753 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 754 {
 755         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 756
 757         if (!addr)
 758                 return 0;
 759
 760         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 761         if (!p2pdma)
 762                 return 0;
 763
 764         /*
 765          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 766          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 767          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 768          */
 769         return gen_pool_virt_to_phys(p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 770 }
 771 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 772
 773 /**
 774  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 775  * @pdev: the device to allocate memory from
 776  * @nents: the number of SG entries in the list
 777  * @length: number of bytes to allocate
 778  *
 779  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 780  */
 781 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 782                                          unsigned int *nents, u32 length)
 783 {
 784         struct scatterlist *sg;
 785         void *addr;
 786
 787         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 788         if (!sg)
 789                 return NULL;
 790
 791         sg_init_table(sg, 1);
 792
 793         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 794         if (!addr)
 795                 goto out_free_sg;
 796
 797         sg_set_buf(sg, addr, length);
 798         *nents = 1;
 799         return sg;
 800
 801 out_free_sg:
 802         kfree(sg);
 803         return NULL;
 804 }
 805 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 806
 807 /**
 808  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 809  * @pdev: the device to allocate memory from
 810  * @sgl: the allocated scatterlist
 811  */
 812 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 813 {
 814         struct scatterlist *sg;
 815         int count;
 816
 817         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 818                 if (!sg)
 819                         break;
 820
 821                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 822         }
 823         kfree(sgl);
 824 }
 825 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 826
 827 /**
 828  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 829  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 830  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 831  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 832  *
 833  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 834  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 835  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 836  * memory.
 837  */
 838 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 839 {
 840         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 841
 842         rcu_read_lock();
 843         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 844         if (p2pdma)
 845                 p2pdma->p2pmem_published = publish;
 846         rcu_read_unlock();
 847 }
 848 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 849
 850 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct dev_pagemap *pgmap,
 851                                                     struct device *dev)
 852 {
 853         enum pci_p2pdma_map_type type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 854         struct pci_dev *provider = to_p2p_pgmap(pgmap)->provider;
 855         struct pci_dev *client;
 856         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 857
 858         if (!provider->p2pdma)
 859                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 860
 861         if (!dev_is_pci(dev))
 862                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 863
 864         client = to_pci_dev(dev);
 865
 866         rcu_read_lock();
 867         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 868
 869         if (p2pdma)
 870                 type = xa_to_value(xa_load(&p2pdma->map_types,
 871                                            map_types_idx(client)));
 872         rcu_read_unlock();
 873         return type;
 874 }
 875
 876 static int __pci_p2pdma_map_sg(struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap,
 877                 struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents)
 878 {
 879         struct scatterlist *s;
 880         int i;
 881
 882         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 883                 s->dma_address = sg_phys(s) + p2p_pgmap->bus_offset;
 884                 sg_dma_len(s) = s->length;
 885         }
 886
 887         return nents;
 888 }
 889
 890 /**
 891  * pci_p2pdma_map_sg_attrs - map a PCI peer-to-peer scatterlist for DMA
 892  * @dev: device doing the DMA request
 893  * @sg: scatter list to map
 894  * @nents: elements in the scatterlist
 895  * @dir: DMA direction
 896  * @attrs: DMA attributes passed to dma_map_sg() (if called)
 897  *
 898  * Scatterlists mapped with this function should be unmapped using
 899  * pci_p2pdma_unmap_sg_attrs().
 900  *
 901  * Returns the number of SG entries mapped or 0 on error.
 902  */
 903 int pci_p2pdma_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 904                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 905 {
 906         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap =
 907                 to_p2p_pgmap(sg_page(sg)->pgmap);
 908
 909         switch (pci_p2pdma_map_type(sg_page(sg)->pgmap, dev)) {
 910         case PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE:
 911                 return dma_map_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 912         case PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR:
 913                 return __pci_p2pdma_map_sg(p2p_pgmap, dev, sg, nents);
 914         default:
 915                 WARN_ON_ONCE(1);
 916                 return 0;
 917         }
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_map_sg_attrs);
 920
 921 /**
 922  * pci_p2pdma_unmap_sg_attrs - unmap a PCI peer-to-peer scatterlist that was
 923  *      mapped with pci_p2pdma_map_sg()
 924  * @dev: device doing the DMA request
 925  * @sg: scatter list to map
 926  * @nents: number of elements returned by pci_p2pdma_map_sg()
 927  * @dir: DMA direction
 928  * @attrs: DMA attributes passed to dma_unmap_sg() (if called)
 929  */
 930 void pci_p2pdma_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 931                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 932 {
 933         enum pci_p2pdma_map_type map_type;
 934
 935         map_type = pci_p2pdma_map_type(sg_page(sg)->pgmap, dev);
 936
 937         if (map_type == PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE)
 938                 dma_unmap_sg_attrs(dev, sg, nents, dir, attrs);
 939 }
 940 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_unmap_sg_attrs);
 941
 942 /**
 943  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
 944  *              to enable p2pdma
 945  * @page: contents of the value to be stored
 946  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
 947  *              (if one was specified in the stored value)
 948  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
 949  *
 950  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
 951  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
 952  * name) or a boolean (in any format kstrtobool() accepts). A false
 953  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
 954  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
 955  * expects the caller to use the specific provider.
 956  *
 957  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
 958  * the attribute.
 959  *
 960  * Returns 0 on success
 961  */
 962 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
 963                             bool *use_p2pdma)
 964 {
 965         struct device *dev;
 966
 967         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
 968         if (dev) {
 969                 *use_p2pdma = true;
 970                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
 971
 972                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
 973                         pci_err(*p2p_dev,
 974                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
 975                                 page);
 976                         pci_dev_put(*p2p_dev);
 977                         return -ENODEV;
 978                 }
 979
 980                 return 0;
 981         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
 982                 /*
 983                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
 984                  * like "0000:01:00.1", we don't want kstrtobool to think
 985                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
 986                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
 987                  */
 988         } else if (!kstrtobool(page, use_p2pdma)) {
 989                 return 0;
 990         }
 991
 992         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
 993         return -ENODEV;
 994 }
 995 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
 996
 997 /**
 998  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
 999  *              whether p2pdma is enabled
1000  * @page: contents of the stored value
1001  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
1002  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
1003  *
1004  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
1005  * to show the value of the attribute.
1006  *
1007  * Returns 0 on success
1008  */
1009 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
1010                                bool use_p2pdma)
1011 {
1012         if (!use_p2pdma)
1013                 return sprintf(page, "0\n");
1014
1015         if (!p2p_dev)
1016                 return sprintf(page, "1\n");
1017
1018         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);