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/dma-map-ops.h>
  14 #include <linux/pci-p2pdma.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/genalloc.h>
  18 #include <linux/memremap.h>
  19 #include <linux/percpu-refcount.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_buf.h>
  22 #include <linux/xarray.h>
  23
  24 struct pci_p2pdma {
  25         struct gen_pool *pool;
  26         bool p2pmem_published;
  27         struct xarray map_types;
  28 };
  29
  30 struct pci_p2pdma_pagemap {
  31         struct dev_pagemap pgmap;
  32         struct pci_dev *provider;
  33         u64 bus_offset;
  34 };
  35
  36 static struct pci_p2pdma_pagemap *to_p2p_pgmap(struct dev_pagemap *pgmap)
  37 {
  38         return container_of(pgmap, struct pci_p2pdma_pagemap, pgmap);
  39 }
  40
  41 static ssize_t size_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  42                          char *buf)
  43 {
  44         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  45         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  46         size_t size = 0;
  47
  48         rcu_read_lock();
  49         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  50         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  51                 size = gen_pool_size(p2pdma->pool);
  52         rcu_read_unlock();
  53
  54         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", size);
  55 }
  56 static DEVICE_ATTR_RO(size);
  57
  58 static ssize_t available_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  59                               char *buf)
  60 {
  61         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  62         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  63         size_t avail = 0;
  64
  65         rcu_read_lock();
  66         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  67         if (p2pdma && p2pdma->pool)
  68                 avail = gen_pool_avail(p2pdma->pool);
  69         rcu_read_unlock();
  70
  71         return sysfs_emit(buf, "%zd\n", avail);
  72 }
  73 static DEVICE_ATTR_RO(available);
  74
  75 static ssize_t published_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  76                               char *buf)
  77 {
  78         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  79         struct pci_p2pdma *p2pdma;
  80         bool published = false;
  81
  82         rcu_read_lock();
  83         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
  84         if (p2pdma)
  85                 published = p2pdma->p2pmem_published;
  86         rcu_read_unlock();
  87
  88         return sysfs_emit(buf, "%d\n", published);
  89 }
  90 static DEVICE_ATTR_RO(published);
  91
  92 static struct attribute *p2pmem_attrs[] = {
  93         &dev_attr_size.attr,
  94         &dev_attr_available.attr,
  95         &dev_attr_published.attr,
  96         NULL,
  97 };
  98
  99 static const struct attribute_group p2pmem_group = {
 100         .attrs = p2pmem_attrs,
 101         .name = "p2pmem",
 102 };
 103
 104 static void pci_p2pdma_release(void *data)
 105 {
 106         struct pci_dev *pdev = data;
 107         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 108
 109         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 110         if (!p2pdma)
 111                 return;
 112
 113         /* Flush and disable pci_alloc_p2p_mem() */
 114         pdev->p2pdma = NULL;
 115         synchronize_rcu();
 116
 117         gen_pool_destroy(p2pdma->pool);
 118         sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 119         xa_destroy(&p2pdma->map_types);
 120 }
 121
 122 static int pci_p2pdma_setup(struct pci_dev *pdev)
 123 {
 124         int error = -ENOMEM;
 125         struct pci_p2pdma *p2p;
 126
 127         p2p = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p), GFP_KERNEL);
 128         if (!p2p)
 129                 return -ENOMEM;
 130
 131         xa_init(&p2p->map_types);
 132
 133         p2p->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, dev_to_node(&pdev->dev));
 134         if (!p2p->pool)
 135                 goto out;
 136
 137         error = devm_add_action_or_reset(&pdev->dev, pci_p2pdma_release, pdev);
 138         if (error)
 139                 goto out_pool_destroy;
 140
 141         error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &p2pmem_group);
 142         if (error)
 143                 goto out_pool_destroy;
 144
 145         rcu_assign_pointer(pdev->p2pdma, p2p);
 146         return 0;
 147
 148 out_pool_destroy:
 149         gen_pool_destroy(p2p->pool);
 150 out:
 151         devm_kfree(&pdev->dev, p2p);
 152         return error;
 153 }
 154
 155 /**
 156  * pci_p2pdma_add_resource - add memory for use as p2p memory
 157  * @pdev: the device to add the memory to
 158  * @bar: PCI BAR to add
 159  * @size: size of the memory to add, may be zero to use the whole BAR
 160  * @offset: offset into the PCI BAR
 161  *
 162  * The memory will be given ZONE_DEVICE struct pages so that it may
 163  * be used with any DMA request.
 164  */
 165 int pci_p2pdma_add_resource(struct pci_dev *pdev, int bar, size_t size,
 166                             u64 offset)
 167 {
 168         struct pci_p2pdma_pagemap *p2p_pgmap;
 169         struct dev_pagemap *pgmap;
 170         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 171         void *addr;
 172         int error;
 173
 174         if (!(pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_MEM))
 175                 return -EINVAL;
 176
 177         if (offset >= pci_resource_len(pdev, bar))
 178                 return -EINVAL;
 179
 180         if (!size)
 181                 size = pci_resource_len(pdev, bar) - offset;
 182
 183         if (size + offset > pci_resource_len(pdev, bar))
 184                 return -EINVAL;
 185
 186         if (!pdev->p2pdma) {
 187                 error = pci_p2pdma_setup(pdev);
 188                 if (error)
 189                         return error;
 190         }
 191
 192         p2p_pgmap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*p2p_pgmap), GFP_KERNEL);
 193         if (!p2p_pgmap)
 194                 return -ENOMEM;
 195
 196         pgmap = &p2p_pgmap->pgmap;
 197         pgmap->range.start = pci_resource_start(pdev, bar) + offset;
 198         pgmap->range.end = pgmap->range.start + size - 1;
 199         pgmap->nr_range = 1;
 200         pgmap->type = MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 201
 202         p2p_pgmap->provider = pdev;
 203         p2p_pgmap->bus_offset = pci_bus_address(pdev, bar) -
 204                 pci_resource_start(pdev, bar);
 205
 206         addr = devm_memremap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 207         if (IS_ERR(addr)) {
 208                 error = PTR_ERR(addr);
 209                 goto pgmap_free;
 210         }
 211
 212         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 213         error = gen_pool_add_owner(p2pdma->pool, (unsigned long)addr,
 214                         pci_bus_address(pdev, bar) + offset,
 215                         range_len(&pgmap->range), dev_to_node(&pdev->dev),
 216                         &pgmap->ref);
 217         if (error)
 218                 goto pages_free;
 219
 220         pci_info(pdev, "added peer-to-peer DMA memory %#llx-%#llx\n",
 221                  pgmap->range.start, pgmap->range.end);
 222
 223         return 0;
 224
 225 pages_free:
 226         devm_memunmap_pages(&pdev->dev, pgmap);
 227 pgmap_free:
 228         devm_kfree(&pdev->dev, pgmap);
 229         return error;
 230 }
 231 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_add_resource);
 232
 233 /*
 234  * Note this function returns the parent PCI device with a
 235  * reference taken. It is the caller's responsibility to drop
 236  * the reference.
 237  */
 238 static struct pci_dev *find_parent_pci_dev(struct device *dev)
 239 {
 240         struct device *parent;
 241
 242         dev = get_device(dev);
 243
 244         while (dev) {
 245                 if (dev_is_pci(dev))
 246                         return to_pci_dev(dev);
 247
 248                 parent = get_device(dev->parent);
 249                 put_device(dev);
 250                 dev = parent;
 251         }
 252
 253         return NULL;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Check if a PCI bridge has its ACS redirection bits set to redirect P2P
 258  * TLPs upstream via ACS. Returns 1 if the packets will be redirected
 259  * upstream, 0 otherwise.
 260  */
 261 static int pci_bridge_has_acs_redir(struct pci_dev *pdev)
 262 {
 263         int pos;
 264         u16 ctrl;
 265
 266         pos = pdev->acs_cap;
 267         if (!pos)
 268                 return 0;
 269
 270         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_ACS_CTRL, &ctrl);
 271
 272         if (ctrl & (PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_EC))
 273                 return 1;
 274
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static void seq_buf_print_bus_devfn(struct seq_buf *buf, struct pci_dev *pdev)
 279 {
 280         if (!buf)
 281                 return;
 282
 283         seq_buf_printf(buf, "%s;", pci_name(pdev));
 284 }
 285
 286 static bool cpu_supports_p2pdma(void)
 287 {
 288 #ifdef CONFIG_X86
 289         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 290
 291         /* Any AMD CPU whose family ID is Zen or newer supports p2pdma */
 292         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD && c->x86 >= 0x17)
 293                 return true;
 294 #endif
 295
 296         return false;
 297 }
 298
 299 static const struct pci_p2pdma_whitelist_entry {
 300         unsigned short vendor;
 301         unsigned short device;
 302         enum {
 303                 REQ_SAME_HOST_BRIDGE    = 1 << 0,
 304         } flags;
 305 } pci_p2pdma_whitelist[] = {
 306         /* Intel Xeon E5/Core i7 */
 307         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 308         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x3c01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 309         /* Intel Xeon E7 v3/Xeon E5 v3/Core i7 */
 310         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f00, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 311         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2f01, REQ_SAME_HOST_BRIDGE},
 312         /* Intel SkyLake-E */
 313         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2030, 0},
 314         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2031, 0},
 315         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2032, 0},
 316         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2033, 0},
 317         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x2020, 0},
 318         {PCI_VENDOR_ID_INTEL,   0x09a2, 0},
 319         {}
 320 };
 321
 322 /*
 323  * If the first device on host's root bus is either devfn 00.0 or a PCIe
 324  * Root Port, return it.  Otherwise return NULL.
 325  *
 326  * We often use a devfn 00.0 "host bridge" in the pci_p2pdma_whitelist[]
 327  * (though there is no PCI/PCIe requirement for such a device).  On some
 328  * platforms, e.g., Intel Skylake, there is no such host bridge device, and
 329  * pci_p2pdma_whitelist[] may contain a Root Port at any devfn.
 330  *
 331  * This function is similar to pci_get_slot(host->bus, 0), but it does
 332  * not take the pci_bus_sem lock since __host_bridge_whitelist() must not
 333  * sleep.
 334  *
 335  * For this to be safe, the caller should hold a reference to a device on the
 336  * bridge, which should ensure the host_bridge device will not be freed
 337  * or removed from the head of the devices list.
 338  */
 339 static struct pci_dev *pci_host_bridge_dev(struct pci_host_bridge *host)
 340 {
 341         struct pci_dev *root;
 342
 343         root = list_first_entry_or_null(&host->bus->devices,
 344                                         struct pci_dev, bus_list);
 345
 346         if (!root)
 347                 return NULL;
 348
 349         if (root->devfn == PCI_DEVFN(0, 0))
 350                 return root;
 351
 352         if (pci_pcie_type(root) == PCI_EXP_TYPE_ROOT_PORT)
 353                 return root;
 354
 355         return NULL;
 356 }
 357
 358 static bool __host_bridge_whitelist(struct pci_host_bridge *host,
 359                                     bool same_host_bridge, bool warn)
 360 {
 361         struct pci_dev *root = pci_host_bridge_dev(host);
 362         const struct pci_p2pdma_whitelist_entry *entry;
 363         unsigned short vendor, device;
 364
 365         if (!root)
 366                 return false;
 367
 368         vendor = root->vendor;
 369         device = root->device;
 370
 371         for (entry = pci_p2pdma_whitelist; entry->vendor; entry++) {
 372                 if (vendor != entry->vendor || device != entry->device)
 373                         continue;
 374                 if (entry->flags & REQ_SAME_HOST_BRIDGE && !same_host_bridge)
 375                         return false;
 376
 377                 return true;
 378         }
 379
 380         if (warn)
 381                 pci_warn(root, "Host bridge not in P2PDMA whitelist: %04x:%04x\n",
 382                          vendor, device);
 383
 384         return false;
 385 }
 386
 387 /*
 388  * If we can't find a common upstream bridge take a look at the root
 389  * complex and compare it to a whitelist of known good hardware.
 390  */
 391 static bool host_bridge_whitelist(struct pci_dev *a, struct pci_dev *b,
 392                                   bool warn)
 393 {
 394         struct pci_host_bridge *host_a = pci_find_host_bridge(a->bus);
 395         struct pci_host_bridge *host_b = pci_find_host_bridge(b->bus);
 396
 397         if (host_a == host_b)
 398                 return __host_bridge_whitelist(host_a, true, warn);
 399
 400         if (__host_bridge_whitelist(host_a, false, warn) &&
 401             __host_bridge_whitelist(host_b, false, warn))
 402                 return true;
 403
 404         return false;
 405 }
 406
 407 static unsigned long map_types_idx(struct pci_dev *client)
 408 {
 409         return (pci_domain_nr(client->bus) << 16) |
 410                 (client->bus->number << 8) | client->devfn;
 411 }
 412
 413 /*
 414  * Calculate the P2PDMA mapping type and distance between two PCI devices.
 415  *
 416  * If the two devices are the same PCI function, return
 417  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 0.
 418  *
 419  * If they are two functions of the same device, return
 420  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR and a distance of 2 (one hop up to the bridge,
 421  * then one hop back down to another function of the same device).
 422  *
 423  * In the case where two devices are connected to the same PCIe switch,
 424  * return a distance of 4. This corresponds to the following PCI tree:
 425  *
 426  *     -+  Root Port
 427  *      \+ Switch Upstream Port
 428  *       +-+ Switch Downstream Port 0
 429  *       + \- Device A
 430  *       \-+ Switch Downstream Port 1
 431  *         \- Device B
 432  *
 433  * The distance is 4 because we traverse from Device A to Downstream Port 0
 434  * to the common Switch Upstream Port, back down to Downstream Port 1 and
 435  * then to Device B. The mapping type returned depends on the ACS
 436  * redirection setting of the ports along the path.
 437  *
 438  * If ACS redirect is set on any port in the path, traffic between the
 439  * devices will go through the host bridge, so return
 440  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE; otherwise return
 441  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
 442  *
 443  * Any two devices that have a data path that goes through the host bridge
 444  * will consult a whitelist. If the host bridge is in the whitelist, return
 445  * PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE with the distance set to the number of
 446  * ports per above. If the device is not in the whitelist, return
 447  * PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED.
 448  */
 449 static enum pci_p2pdma_map_type
 450 calc_map_type_and_dist(struct pci_dev *provider, struct pci_dev *client,
 451                 int *dist, bool verbose)
 452 {
 453         enum pci_p2pdma_map_type map_type = PCI_P2PDMA_MAP_THRU_HOST_BRIDGE;
 454         struct pci_dev *a = provider, *b = client, *bb;
 455         bool acs_redirects = false;
 456         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 457         struct seq_buf acs_list;
 458         int acs_cnt = 0;
 459         int dist_a = 0;
 460         int dist_b = 0;
 461         char buf[128];
 462
 463         seq_buf_init(&acs_list, buf, sizeof(buf));
 464
 465         /*
 466          * Note, we don't need to take references to devices returned by
 467          * pci_upstream_bridge() seeing we hold a reference to a child
 468          * device which will already hold a reference to the upstream bridge.
 469          */
 470         while (a) {
 471                 dist_b = 0;
 472
 473                 if (pci_bridge_has_acs_redir(a)) {
 474                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, a);
 475                         acs_cnt++;
 476                 }
 477
 478                 bb = b;
 479
 480                 while (bb) {
 481                         if (a == bb)
 482                                 goto check_b_path_acs;
 483
 484                         bb = pci_upstream_bridge(bb);
 485                         dist_b++;
 486                 }
 487
 488                 a = pci_upstream_bridge(a);
 489                 dist_a++;
 490         }
 491
 492         *dist = dist_a + dist_b;
 493         goto map_through_host_bridge;
 494
 495 check_b_path_acs:
 496         bb = b;
 497
 498         while (bb) {
 499                 if (a == bb)
 500                         break;
 501
 502                 if (pci_bridge_has_acs_redir(bb)) {
 503                         seq_buf_print_bus_devfn(&acs_list, bb);
 504                         acs_cnt++;
 505                 }
 506
 507                 bb = pci_upstream_bridge(bb);
 508         }
 509
 510         *dist = dist_a + dist_b;
 511
 512         if (!acs_cnt) {
 513                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR;
 514                 goto done;
 515         }
 516
 517         if (verbose) {
 518                 acs_list.buffer[acs_list.len-1] = 0; /* drop final semicolon */
 519                 pci_warn(client, "ACS redirect is set between the client and provider (%s)\n",
 520                          pci_name(provider));
 521                 pci_warn(client, "to disable ACS redirect for this path, add the kernel parameter: pci=disable_acs_redir=%s\n",
 522                          acs_list.buffer);
 523         }
 524         acs_redirects = true;
 525
 526 map_through_host_bridge:
 527         if (!cpu_supports_p2pdma() &&
 528             !host_bridge_whitelist(provider, client, acs_redirects)) {
 529                 if (verbose)
 530                         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",
 531                                  pci_name(provider));
 532                 map_type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 533         }
 534 done:
 535         rcu_read_lock();
 536         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 537         if (p2pdma)
 538                 xa_store(&p2pdma->map_types, map_types_idx(client),
 539                          xa_mk_value(map_type), GFP_KERNEL);
 540         rcu_read_unlock();
 541         return map_type;
 542 }
 543
 544 /**
 545  * pci_p2pdma_distance_many - Determine the cumulative distance between
 546  *      a p2pdma provider and the clients in use.
 547  * @provider: p2pdma provider to check against the client list
 548  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 549  * @num_clients: number of clients in the array
 550  * @verbose: if true, print warnings for devices when we return -1
 551  *
 552  * Returns -1 if any of the clients are not compatible, otherwise returns a
 553  * positive number where a lower number is the preferable choice. (If there's
 554  * one client that's the same as the provider it will return 0, which is best
 555  * choice).
 556  *
 557  * "compatible" means the provider and the clients are either all behind
 558  * the same PCI root port or the host bridges connected to each of the devices
 559  * are listed in the 'pci_p2pdma_whitelist'.
 560  */
 561 int pci_p2pdma_distance_many(struct pci_dev *provider, struct device **clients,
 562                              int num_clients, bool verbose)
 563 {
 564         enum pci_p2pdma_map_type map;
 565         bool not_supported = false;
 566         struct pci_dev *pci_client;
 567         int total_dist = 0;
 568         int i, distance;
 569
 570         if (num_clients == 0)
 571                 return -1;
 572
 573         for (i = 0; i < num_clients; i++) {
 574                 pci_client = find_parent_pci_dev(clients[i]);
 575                 if (!pci_client) {
 576                         if (verbose)
 577                                 dev_warn(clients[i],
 578                                          "cannot be used for peer-to-peer DMA as it is not a PCI device\n");
 579                         return -1;
 580                 }
 581
 582                 map = calc_map_type_and_dist(provider, pci_client, &distance,
 583                                              verbose);
 584
 585                 pci_dev_put(pci_client);
 586
 587                 if (map == PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED)
 588                         not_supported = true;
 589
 590                 if (not_supported && !verbose)
 591                         break;
 592
 593                 total_dist += distance;
 594         }
 595
 596         if (not_supported)
 597                 return -1;
 598
 599         return total_dist;
 600 }
 601 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_distance_many);
 602
 603 /**
 604  * pci_has_p2pmem - check if a given PCI device has published any p2pmem
 605  * @pdev: PCI device to check
 606  */
 607 bool pci_has_p2pmem(struct pci_dev *pdev)
 608 {
 609         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 610         bool res;
 611
 612         rcu_read_lock();
 613         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 614         res = p2pdma && p2pdma->p2pmem_published;
 615         rcu_read_unlock();
 616
 617         return res;
 618 }
 619 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_has_p2pmem);
 620
 621 /**
 622  * pci_p2pmem_find_many - find a peer-to-peer DMA memory device compatible with
 623  *      the specified list of clients and shortest distance (as determined
 624  *      by pci_p2pmem_dma())
 625  * @clients: array of devices to check (NULL-terminated)
 626  * @num_clients: number of client devices in the list
 627  *
 628  * If multiple devices are behind the same switch, the one "closest" to the
 629  * client devices in use will be chosen first. (So if one of the providers is
 630  * the same as one of the clients, that provider will be used ahead of any
 631  * other providers that are unrelated). If multiple providers are an equal
 632  * distance away, one will be chosen at random.
 633  *
 634  * Returns a pointer to the PCI device with a reference taken (use pci_dev_put
 635  * to return the reference) or NULL if no compatible device is found. The
 636  * found provider will also be assigned to the client list.
 637  */
 638 struct pci_dev *pci_p2pmem_find_many(struct device **clients, int num_clients)
 639 {
 640         struct pci_dev *pdev = NULL;
 641         int distance;
 642         int closest_distance = INT_MAX;
 643         struct pci_dev **closest_pdevs;
 644         int dev_cnt = 0;
 645         const int max_devs = PAGE_SIZE / sizeof(*closest_pdevs);
 646         int i;
 647
 648         closest_pdevs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 649         if (!closest_pdevs)
 650                 return NULL;
 651
 652         for_each_pci_dev(pdev) {
 653                 if (!pci_has_p2pmem(pdev))
 654                         continue;
 655
 656                 distance = pci_p2pdma_distance_many(pdev, clients,
 657                                                     num_clients, false);
 658                 if (distance < 0 || distance > closest_distance)
 659                         continue;
 660
 661                 if (distance == closest_distance && dev_cnt >= max_devs)
 662                         continue;
 663
 664                 if (distance < closest_distance) {
 665                         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 666                                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 667
 668                         dev_cnt = 0;
 669                         closest_distance = distance;
 670                 }
 671
 672                 closest_pdevs[dev_cnt++] = pci_dev_get(pdev);
 673         }
 674
 675         if (dev_cnt)
 676                 pdev = pci_dev_get(closest_pdevs[prandom_u32_max(dev_cnt)]);
 677
 678         for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
 679                 pci_dev_put(closest_pdevs[i]);
 680
 681         kfree(closest_pdevs);
 682         return pdev;
 683 }
 684 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_find_many);
 685
 686 /**
 687  * pci_alloc_p2pmem - allocate peer-to-peer DMA memory
 688  * @pdev: the device to allocate memory from
 689  * @size: number of bytes to allocate
 690  *
 691  * Returns the allocated memory or NULL on error.
 692  */
 693 void *pci_alloc_p2pmem(struct pci_dev *pdev, size_t size)
 694 {
 695         void *ret = NULL;
 696         struct percpu_ref *ref;
 697         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 698
 699         /*
 700          * Pairs with synchronize_rcu() in pci_p2pdma_release() to
 701          * ensure pdev->p2pdma is non-NULL for the duration of the
 702          * read-lock.
 703          */
 704         rcu_read_lock();
 705         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 706         if (unlikely(!p2pdma))
 707                 goto out;
 708
 709         ret = (void *)gen_pool_alloc_owner(p2pdma->pool, size, (void **) &ref);
 710         if (!ret)
 711                 goto out;
 712
 713         if (unlikely(!percpu_ref_tryget_live_rcu(ref))) {
 714                 gen_pool_free(p2pdma->pool, (unsigned long) ret, size);
 715                 ret = NULL;
 716                 goto out;
 717         }
 718 out:
 719         rcu_read_unlock();
 720         return ret;
 721 }
 722 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_alloc_p2pmem);
 723
 724 /**
 725  * pci_free_p2pmem - free peer-to-peer DMA memory
 726  * @pdev: the device the memory was allocated from
 727  * @addr: address of the memory that was allocated
 728  * @size: number of bytes that were allocated
 729  */
 730 void pci_free_p2pmem(struct pci_dev *pdev, void *addr, size_t size)
 731 {
 732         struct percpu_ref *ref;
 733         struct pci_p2pdma *p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 734
 735         gen_pool_free_owner(p2pdma->pool, (uintptr_t)addr, size,
 736                         (void **) &ref);
 737         percpu_ref_put(ref);
 738 }
 739 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_free_p2pmem);
 740
 741 /**
 742  * pci_p2pmem_virt_to_bus - return the PCI bus address for a given virtual
 743  *      address obtained with pci_alloc_p2pmem()
 744  * @pdev: the device the memory was allocated from
 745  * @addr: address of the memory that was allocated
 746  */
 747 pci_bus_addr_t pci_p2pmem_virt_to_bus(struct pci_dev *pdev, void *addr)
 748 {
 749         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 750
 751         if (!addr)
 752                 return 0;
 753
 754         p2pdma = rcu_dereference_protected(pdev->p2pdma, 1);
 755         if (!p2pdma)
 756                 return 0;
 757
 758         /*
 759          * Note: when we added the memory to the pool we used the PCI
 760          * bus address as the physical address. So gen_pool_virt_to_phys()
 761          * actually returns the bus address despite the misleading name.
 762          */
 763         return gen_pool_virt_to_phys(p2pdma->pool, (unsigned long)addr);
 764 }
 765 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_virt_to_bus);
 766
 767 /**
 768  * pci_p2pmem_alloc_sgl - allocate peer-to-peer DMA memory in a scatterlist
 769  * @pdev: the device to allocate memory from
 770  * @nents: the number of SG entries in the list
 771  * @length: number of bytes to allocate
 772  *
 773  * Return: %NULL on error or &struct scatterlist pointer and @nents on success
 774  */
 775 struct scatterlist *pci_p2pmem_alloc_sgl(struct pci_dev *pdev,
 776                                          unsigned int *nents, u32 length)
 777 {
 778         struct scatterlist *sg;
 779         void *addr;
 780
 781         sg = kmalloc(sizeof(*sg), GFP_KERNEL);
 782         if (!sg)
 783                 return NULL;
 784
 785         sg_init_table(sg, 1);
 786
 787         addr = pci_alloc_p2pmem(pdev, length);
 788         if (!addr)
 789                 goto out_free_sg;
 790
 791         sg_set_buf(sg, addr, length);
 792         *nents = 1;
 793         return sg;
 794
 795 out_free_sg:
 796         kfree(sg);
 797         return NULL;
 798 }
 799 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_alloc_sgl);
 800
 801 /**
 802  * pci_p2pmem_free_sgl - free a scatterlist allocated by pci_p2pmem_alloc_sgl()
 803  * @pdev: the device to allocate memory from
 804  * @sgl: the allocated scatterlist
 805  */
 806 void pci_p2pmem_free_sgl(struct pci_dev *pdev, struct scatterlist *sgl)
 807 {
 808         struct scatterlist *sg;
 809         int count;
 810
 811         for_each_sg(sgl, sg, INT_MAX, count) {
 812                 if (!sg)
 813                         break;
 814
 815                 pci_free_p2pmem(pdev, sg_virt(sg), sg->length);
 816         }
 817         kfree(sgl);
 818 }
 819 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_free_sgl);
 820
 821 /**
 822  * pci_p2pmem_publish - publish the peer-to-peer DMA memory for use by
 823  *      other devices with pci_p2pmem_find()
 824  * @pdev: the device with peer-to-peer DMA memory to publish
 825  * @publish: set to true to publish the memory, false to unpublish it
 826  *
 827  * Published memory can be used by other PCI device drivers for
 828  * peer-2-peer DMA operations. Non-published memory is reserved for
 829  * exclusive use of the device driver that registers the peer-to-peer
 830  * memory.
 831  */
 832 void pci_p2pmem_publish(struct pci_dev *pdev, bool publish)
 833 {
 834         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 835
 836         rcu_read_lock();
 837         p2pdma = rcu_dereference(pdev->p2pdma);
 838         if (p2pdma)
 839                 p2pdma->p2pmem_published = publish;
 840         rcu_read_unlock();
 841 }
 842 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pmem_publish);
 843
 844 static enum pci_p2pdma_map_type pci_p2pdma_map_type(struct dev_pagemap *pgmap,
 845                                                     struct device *dev)
 846 {
 847         enum pci_p2pdma_map_type type = PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 848         struct pci_dev *provider = to_p2p_pgmap(pgmap)->provider;
 849         struct pci_dev *client;
 850         struct pci_p2pdma *p2pdma;
 851         int dist;
 852
 853         if (!provider->p2pdma)
 854                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 855
 856         if (!dev_is_pci(dev))
 857                 return PCI_P2PDMA_MAP_NOT_SUPPORTED;
 858
 859         client = to_pci_dev(dev);
 860
 861         rcu_read_lock();
 862         p2pdma = rcu_dereference(provider->p2pdma);
 863
 864         if (p2pdma)
 865                 type = xa_to_value(xa_load(&p2pdma->map_types,
 866                                            map_types_idx(client)));
 867         rcu_read_unlock();
 868
 869         if (type == PCI_P2PDMA_MAP_UNKNOWN)
 870                 return calc_map_type_and_dist(provider, client, &dist, true);
 871
 872         return type;
 873 }
 874
 875 /**
 876  * pci_p2pdma_map_segment - map an sg segment determining the mapping type
 877  * @state: State structure that should be declared outside of the for_each_sg()
 878  *      loop and initialized to zero.
 879  * @dev: DMA device that's doing the mapping operation
 880  * @sg: scatterlist segment to map
 881  *
 882  * This is a helper to be used by non-IOMMU dma_map_sg() implementations where
 883  * the sg segment is the same for the page_link and the dma_address.
 884  *
 885  * Attempt to map a single segment in an SGL with the PCI bus address.
 886  * The segment must point to a PCI P2PDMA page and thus must be
 887  * wrapped in a is_pci_p2pdma_page(sg_page(sg)) check.
 888  *
 889  * Returns the type of mapping used and maps the page if the type is
 890  * PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR.
 891  */
 892 enum pci_p2pdma_map_type
 893 pci_p2pdma_map_segment(struct pci_p2pdma_map_state *state, struct device *dev,
 894                        struct scatterlist *sg)
 895 {
 896         if (state->pgmap != sg_page(sg)->pgmap) {
 897                 state->pgmap = sg_page(sg)->pgmap;
 898                 state->map = pci_p2pdma_map_type(state->pgmap, dev);
 899                 state->bus_off = to_p2p_pgmap(state->pgmap)->bus_offset;
 900         }
 901
 902         if (state->map == PCI_P2PDMA_MAP_BUS_ADDR) {
 903                 sg->dma_address = sg_phys(sg) + state->bus_off;
 904                 sg_dma_len(sg) = sg->length;
 905                 sg_dma_mark_bus_address(sg);
 906         }
 907
 908         return state->map;
 909 }
 910
 911 /**
 912  * pci_p2pdma_enable_store - parse a configfs/sysfs attribute store
 913  *              to enable p2pdma
 914  * @page: contents of the value to be stored
 915  * @p2p_dev: returns the PCI device that was selected to be used
 916  *              (if one was specified in the stored value)
 917  * @use_p2pdma: returns whether to enable p2pdma or not
 918  *
 919  * Parses an attribute value to decide whether to enable p2pdma.
 920  * The value can select a PCI device (using its full BDF device
 921  * name) or a boolean (in any format kstrtobool() accepts). A false
 922  * value disables p2pdma, a true value expects the caller
 923  * to automatically find a compatible device and specifying a PCI device
 924  * expects the caller to use the specific provider.
 925  *
 926  * pci_p2pdma_enable_show() should be used as the show operation for
 927  * the attribute.
 928  *
 929  * Returns 0 on success
 930  */
 931 int pci_p2pdma_enable_store(const char *page, struct pci_dev **p2p_dev,
 932                             bool *use_p2pdma)
 933 {
 934         struct device *dev;
 935
 936         dev = bus_find_device_by_name(&pci_bus_type, NULL, page);
 937         if (dev) {
 938                 *use_p2pdma = true;
 939                 *p2p_dev = to_pci_dev(dev);
 940
 941                 if (!pci_has_p2pmem(*p2p_dev)) {
 942                         pci_err(*p2p_dev,
 943                                 "PCI device has no peer-to-peer memory: %s\n",
 944                                 page);
 945                         pci_dev_put(*p2p_dev);
 946                         return -ENODEV;
 947                 }
 948
 949                 return 0;
 950         } else if ((page[0] == '0' || page[0] == '1') && !iscntrl(page[1])) {
 951                 /*
 952                  * If the user enters a PCI device that  doesn't exist
 953                  * like "0000:01:00.1", we don't want kstrtobool to think
 954                  * it's a '0' when it's clearly not what the user wanted.
 955                  * So we require 0's and 1's to be exactly one character.
 956                  */
 957         } else if (!kstrtobool(page, use_p2pdma)) {
 958                 return 0;
 959         }
 960
 961         pr_err("No such PCI device: %.*s\n", (int)strcspn(page, "\n"), page);
 962         return -ENODEV;
 963 }
 964 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_store);
 965
 966 /**
 967  * pci_p2pdma_enable_show - show a configfs/sysfs attribute indicating
 968  *              whether p2pdma is enabled
 969  * @page: contents of the stored value
 970  * @p2p_dev: the selected p2p device (NULL if no device is selected)
 971  * @use_p2pdma: whether p2pdma has been enabled
 972  *
 973  * Attributes that use pci_p2pdma_enable_store() should use this function
 974  * to show the value of the attribute.
 975  *
 976  * Returns 0 on success
 977  */
 978 ssize_t pci_p2pdma_enable_show(char *page, struct pci_dev *p2p_dev,
 979                                bool use_p2pdma)
 980 {
 981         if (!use_p2pdma)
 982                 return sprintf(page, "0\n");
 983
 984         if (!p2p_dev)
 985                 return sprintf(page, "1\n");
 986
 987         return sprintf(page, "%s\n", pci_name(p2p_dev));
 988 }
 989 EXPORT_SYMBOL_GPL(pci_p2pdma_enable_show);