linux-core/drm_gem.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2008 Intel Corporation
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
  12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
  13  * Software.
  14  *
  15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
  20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
  21  * IN THE SOFTWARE.
  22  *
  23  * Authors:
  24  *    Eric Anholt <eric@anholt.net>
  25  *
  26  */
  27
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <linux/fs.h>
  33 #include <linux/file.h>
  34 #include <linux/module.h>
  35 #include <linux/mman.h>
  36 #include <linux/pagemap.h>
  37 #include "drmP.h"
  38
  39 /** @file drm_gem.c
  40  *
  41  * This file provides some of the base ioctls and library routines for
  42  * the graphics memory manager implemented by each device driver.
  43  *
  44  * Because various devices have different requirements in terms of
  45  * synchronization and migration strategies, implementing that is left up to
  46  * the driver, and all that the general API provides should be generic --
  47  * allocating objects, reading/writing data with the cpu, freeing objects.
  48  * Even there, platform-dependent optimizations for reading/writing data with
  49  * the CPU mean we'll likely hook those out to driver-specific calls.  However,
  50  * the DRI2 implementation wants to have at least allocate/mmap be generic.
  51  *
  52  * The goal was to have swap-backed object allocation managed through
  53  * struct file.  However, file descriptors as handles to a struct file have
  54  * two major failings:
  55  * - Process limits prevent more than 1024 or so being used at a time by
  56  *   default.
  57  * - Inability to allocate high fds will aggravate the X Server's select()
  58  *   handling, and likely that of many GL client applications as well.
  59  *
  60  * This led to a plan of using our own integer IDs (called handles, following
  61  * DRM terminology) to mimic fds, and implement the fd syscalls we need as
  62  * ioctls.  The objects themselves will still include the struct file so
  63  * that we can transition to fds if the required kernel infrastructure shows
  64  * up at a later data, and as our interface with shmfs for memory allocation.
  65  */
  66
  67 static struct drm_gem_object *
  68 drm_gem_object_alloc(struct drm_device *dev, size_t size)
  69 {
  70         struct drm_gem_object *obj;
  71
  72         BUG_ON((size & (PAGE_SIZE - 1)) != 0);
  73
  74         obj = kcalloc(1, sizeof(*obj), GFP_KERNEL);
  75
  76         obj->filp = shmem_file_setup("drm mm object", size, 0);
  77         if (IS_ERR(obj->filp)) {
  78                 kfree(obj);
  79                 return NULL;
  80         }
  81
  82         obj->refcount = 1;
  83
  84         if (dev->driver->gem_init_object != NULL &&
  85             dev->driver->gem_init_object(dev, obj) != 0) {
  86                 fput(obj->filp);
  87                 kfree(obj);
  88                 return NULL;
  89         }
  90         return obj;
  91 }
  92
  93 /**
  94  * Removes the mapping from handle to filp for this object.
  95  */
  96 static int
  97 drm_gem_handle_delete(struct drm_device *dev, struct drm_file *filp,
  98                       int handle)
  99 {
 100         struct drm_gem_object *obj;
 101
 102         /* This is gross. The idr system doesn't let us try a delete and
 103          * return an error code.  It just spews if you fail at deleting.
 104          * So, we have to grab a lock around finding the object and then
 105          * doing the delete on it and dropping the refcount, or the user
 106          * could race us to double-decrement the refcount and cause a
 107          * use-after-free later.  Given the frequency of our handle lookups,
 108          * we may want to use ida for number allocation and a hash table
 109          * for the pointers, anyway.
 110          */
 111         spin_lock(&filp->table_lock);
 112
 113         /* Check if we currently have a reference on the object */
 114         obj = idr_find(&filp->object_idr, handle);
 115         if (obj == NULL) {
 116                 spin_unlock(&filp->table_lock);
 117                 return -EINVAL;
 118         }
 119
 120         /* Release reference and decrement refcount. */
 121         idr_remove(&filp->object_idr, handle);
 122         drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 123
 124         spin_unlock(&filp->table_lock);
 125
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 /** Returns a reference to the object named by the handle. */
 130 struct drm_gem_object *
 131 drm_gem_object_lookup(struct drm_device *dev, struct drm_file *filp,
 132                       int handle)
 133 {
 134         struct drm_gem_object *obj;
 135
 136         spin_lock(&filp->table_lock);
 137
 138         /* Check if we currently have a reference on the object */
 139         obj = idr_find(&filp->object_idr, handle);
 140         if (obj == NULL) {
 141                 spin_unlock(&filp->table_lock);
 142                 return NULL;
 143         }
 144
 145         drm_gem_object_reference(dev, obj);
 146
 147         spin_unlock(&filp->table_lock);
 148
 149         return obj;
 150 }
 151 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_lookup);
 152
 153 /**
 154  * Allocates a new mm object and returns a handle to it.
 155  */
 156 int
 157 drm_gem_alloc_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 158                     struct drm_file *file_priv)
 159 {
 160         struct drm_gem_alloc *args = data;
 161         struct drm_gem_object *obj;
 162         int handle, ret;
 163
 164         /* Round requested size up to page size */
 165         args->size = (args->size + PAGE_SIZE - 1) & ~(PAGE_SIZE - 1);
 166
 167         /* Allocate the new object */
 168         obj = drm_gem_object_alloc(dev, args->size);
 169         if (obj == NULL)
 170                 return -ENOMEM;
 171
 172         /* Get the user-visible handle using idr.
 173          *
 174          * I'm not really sure why the idr api needs us to do this in two
 175          * repeating steps.  It handles internal locking of its data
 176          * structure, yet insists that we keep its memory allocation step
 177          * separate from its slot-finding step for locking purposes.
 178          */
 179         do {
 180                 if (idr_pre_get(&file_priv->object_idr, GFP_KERNEL) == 0) {
 181                         kfree(obj);
 182                         return -EFAULT;
 183                 }
 184
 185                 ret = idr_get_new_above(&file_priv->object_idr, obj, 1,
 186                                         &handle);
 187         } while (ret == -EAGAIN);
 188
 189         if (ret != 0) {
 190                 drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 191                 return -EFAULT;
 192         }
 193
 194         args->handle = handle;
 195
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 /**
 200  * Releases the handle to an mm object.
 201  */
 202 int
 203 drm_gem_unreference_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 204                           struct drm_file *file_priv)
 205 {
 206         struct drm_gem_unreference *args = data;
 207         int ret;
 208
 209         ret = drm_gem_handle_delete(dev, file_priv, args->handle);
 210
 211         return ret;
 212 }
 213
 214 /**
 215  * Reads data from the object referenced by handle.
 216  *
 217  * On error, the contents of *data are undefined.
 218  */
 219 int
 220 drm_gem_pread_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 221                     struct drm_file *file_priv)
 222 {
 223         struct drm_gem_pread *args = data;
 224         struct drm_gem_object *obj;
 225         ssize_t read;
 226         loff_t offset;
 227
 228         obj = drm_gem_object_lookup(dev, file_priv, args->handle);
 229         if (obj == NULL)
 230                 return -EINVAL;
 231
 232         offset = args->offset;
 233
 234         read = obj->filp->f_op->read(obj->filp, (char __user *)args->data,
 235                                      args->size, &offset);
 236         if (read != args->size) {
 237                 drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 238                 if (read < 0)
 239                         return read;
 240                 else
 241                         return -EINVAL;
 242         }
 243
 244         drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 245
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 /**
 250  * Maps the contents of an object, returning the address it is mapped
 251  * into.
 252  *
 253  * While the mapping holds a reference on the contents of the object, it doesn't
 254  * imply a ref on the object itself.
 255  */
 256 int
 257 drm_gem_mmap_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 258                    struct drm_file *file_priv)
 259 {
 260         struct drm_gem_mmap *args = data;
 261         struct drm_gem_object *obj;
 262         loff_t offset;
 263
 264         obj = drm_gem_object_lookup(dev, file_priv, args->handle);
 265         if (obj == NULL)
 266                 return -EINVAL;
 267
 268         offset = args->offset;
 269
 270         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 271         args->addr = (void *)do_mmap(obj->filp, 0, args->size,
 272                                     PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 273                                     args->offset);
 274         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 275
 276         drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 277
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 /**
 282  * Writes data to the object referenced by handle.
 283  *
 284  * On error, the contents of the buffer that were to be modified are undefined.
 285  */
 286 int
 287 drm_gem_pwrite_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
 288                      struct drm_file *file_priv)
 289 {
 290         struct drm_gem_pwrite *args = data;
 291         struct drm_gem_object *obj;
 292         ssize_t written;
 293         loff_t offset;
 294
 295         obj = drm_gem_object_lookup(dev, file_priv, args->handle);
 296         if (obj == NULL)
 297                 return -EINVAL;
 298
 299         offset = args->offset;
 300
 301         written = obj->filp->f_op->write(obj->filp, (char __user *)args->data,
 302                                          args->size, &offset);
 303         if (written != args->size) {
 304                 drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 305                 if (written < 0)
 306                         return written;
 307                 else
 308                         return -EINVAL;
 309         }
 310
 311         drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 312
 313         return 0;
 314 }
 315
 316 /**
 317  * Called at device open time, sets up the structure for handling refcounting
 318  * of mm objects.
 319  */
 320 void
 321 drm_gem_open(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_private)
 322 {
 323         idr_init(&file_private->object_idr);
 324 }
 325
 326 /** Called at device close to release the file's references on objects. */
 327 static int
 328 drm_gem_object_release(int id, void *ptr, void *data)
 329 {
 330         struct drm_device *dev = data;
 331         struct drm_gem_object *obj = ptr;
 332
 333         drm_gem_object_unreference(dev, obj);
 334
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 /**
 339  * Called at close time when the filp is going away.
 340  *
 341  * Releases any remaining references on objects by this filp.
 342  */
 343 void
 344 drm_gem_release(struct drm_device *dev, struct drm_file *file_private)
 345 {
 346         idr_for_each(&file_private->object_idr, &drm_gem_object_release, dev);
 347
 348         idr_destroy(&file_private->object_idr);
 349 }
 350
 351 void
 352 drm_gem_object_reference(struct drm_device *dev, struct drm_gem_object *obj)
 353 {
 354         spin_lock(&obj->lock);
 355         obj->refcount++;
 356         spin_unlock(&obj->lock);
 357 }
 358 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_reference);
 359
 360 void
 361 drm_gem_object_unreference(struct drm_device *dev, struct drm_gem_object *obj)
 362 {
 363         if (obj == NULL)
 364                 return;
 365
 366         spin_lock(&obj->lock);
 367         obj->refcount--;
 368         spin_unlock(&obj->lock);
 369         if (obj->refcount == 0) {
 370                 if (dev->driver->gem_free_object != NULL)
 371                         dev->driver->gem_free_object(dev, obj);
 372
 373                 fput(obj->filp);
 374                 kfree(obj);
 375         }
 376 }
 377 EXPORT_SYMBOL(drm_gem_object_unreference);