2bcf9ceca99758fa0ee89a4d281b49925676899e
[linux-2.6-block.git] / drivers / dma-buf / dma-buf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
4  *
5  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
6  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
7  *
8  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
9  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
10  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
11  * refining of this idea.
12  */
13
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/dma-buf.h>
17 #include <linux/dma-fence.h>
18 #include <linux/dma-fence-unwrap.h>
19 #include <linux/anon_inodes.h>
20 #include <linux/export.h>
21 #include <linux/debugfs.h>
22 #include <linux/list.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/mutex.h>
25 #include <linux/seq_file.h>
26 #include <linux/sync_file.h>
27 #include <linux/poll.h>
28 #include <linux/dma-resv.h>
29 #include <linux/mm.h>
30 #include <linux/mount.h>
31 #include <linux/pseudo_fs.h>
32
33 #include <uapi/linux/dma-buf.h>
34 #include <uapi/linux/magic.h>
35
36 #include "dma-buf-sysfs-stats.h"
37
38 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
39
40 static DEFINE_MUTEX(dmabuf_list_mutex);
41 static LIST_HEAD(dmabuf_list);
42
43 static void __dma_buf_list_add(struct dma_buf *dmabuf)
44 {
45         mutex_lock(&dmabuf_list_mutex);
46         list_add(&dmabuf->list_node, &dmabuf_list);
47         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
48 }
49
50 static void __dma_buf_list_del(struct dma_buf *dmabuf)
51 {
52         if (!dmabuf)
53                 return;
54
55         mutex_lock(&dmabuf_list_mutex);
56         list_del(&dmabuf->list_node);
57         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
58 }
59
60 /**
61  * dma_buf_iter_begin - begin iteration through global list of all DMA buffers
62  *
63  * Returns the first buffer in the global list of DMA-bufs that's not in the
64  * process of being destroyed. Increments that buffer's reference count to
65  * prevent buffer destruction. Callers must release the reference, either by
66  * continuing iteration with dma_buf_iter_next(), or with dma_buf_put().
67  *
68  * Return:
69  * * First buffer from global list, with refcount elevated
70  * * NULL if no active buffers are present
71  */
72 struct dma_buf *dma_buf_iter_begin(void)
73 {
74         struct dma_buf *ret = NULL, *dmabuf;
75
76         /*
77          * The list mutex does not protect a dmabuf's refcount, so it can be
78          * zeroed while we are iterating. We cannot call get_dma_buf() since the
79          * caller may not already own a reference to the buffer.
80          */
81         mutex_lock(&dmabuf_list_mutex);
82         list_for_each_entry(dmabuf, &dmabuf_list, list_node) {
83                 if (file_ref_get(&dmabuf->file->f_ref)) {
84                         ret = dmabuf;
85                         break;
86                 }
87         }
88         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
89         return ret;
90 }
91
92 /**
93  * dma_buf_iter_next - continue iteration through global list of all DMA buffers
94  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf
95  *
96  * Decrements the reference count on the provided buffer. Returns the next
97  * buffer from the remainder of the global list of DMA-bufs with its reference
98  * count incremented. Callers must release the reference, either by continuing
99  * iteration with dma_buf_iter_next(), or with dma_buf_put().
100  *
101  * Return:
102  * * Next buffer from global list, with refcount elevated
103  * * NULL if no additional active buffers are present
104  */
105 struct dma_buf *dma_buf_iter_next(struct dma_buf *dmabuf)
106 {
107         struct dma_buf *ret = NULL;
108
109         /*
110          * The list mutex does not protect a dmabuf's refcount, so it can be
111          * zeroed while we are iterating. We cannot call get_dma_buf() since the
112          * caller may not already own a reference to the buffer.
113          */
114         mutex_lock(&dmabuf_list_mutex);
115         dma_buf_put(dmabuf);
116         list_for_each_entry_continue(dmabuf, &dmabuf_list, list_node) {
117                 if (file_ref_get(&dmabuf->file->f_ref)) {
118                         ret = dmabuf;
119                         break;
120                 }
121         }
122         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
123         return ret;
124 }
125
126 static char *dmabuffs_dname(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen)
127 {
128         struct dma_buf *dmabuf;
129         char name[DMA_BUF_NAME_LEN];
130         ssize_t ret = 0;
131
132         dmabuf = dentry->d_fsdata;
133         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
134         if (dmabuf->name)
135                 ret = strscpy(name, dmabuf->name, sizeof(name));
136         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
137
138         return dynamic_dname(buffer, buflen, "/%s:%s",
139                              dentry->d_name.name, ret > 0 ? name : "");
140 }
141
142 static void dma_buf_release(struct dentry *dentry)
143 {
144         struct dma_buf *dmabuf;
145
146         dmabuf = dentry->d_fsdata;
147         if (unlikely(!dmabuf))
148                 return;
149
150         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter);
151
152         /*
153          * If you hit this BUG() it could mean:
154          * * There's a file reference imbalance in dma_buf_poll / dma_buf_poll_cb or somewhere else
155          * * dmabuf->cb_in/out.active are non-0 despite no pending fence callback
156          */
157         BUG_ON(dmabuf->cb_in.active || dmabuf->cb_out.active);
158
159         dma_buf_stats_teardown(dmabuf);
160         dmabuf->ops->release(dmabuf);
161
162         if (dmabuf->resv == (struct dma_resv *)&dmabuf[1])
163                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
164
165         WARN_ON(!list_empty(&dmabuf->attachments));
166         module_put(dmabuf->owner);
167         kfree(dmabuf->name);
168         kfree(dmabuf);
169 }
170
171 static int dma_buf_file_release(struct inode *inode, struct file *file)
172 {
173         if (!is_dma_buf_file(file))
174                 return -EINVAL;
175
176         __dma_buf_list_del(file->private_data);
177
178         return 0;
179 }
180
181 static const struct dentry_operations dma_buf_dentry_ops = {
182         .d_dname = dmabuffs_dname,
183         .d_release = dma_buf_release,
184 };
185
186 static struct vfsmount *dma_buf_mnt;
187
188 static int dma_buf_fs_init_context(struct fs_context *fc)
189 {
190         struct pseudo_fs_context *ctx;
191
192         ctx = init_pseudo(fc, DMA_BUF_MAGIC);
193         if (!ctx)
194                 return -ENOMEM;
195         ctx->dops = &dma_buf_dentry_ops;
196         return 0;
197 }
198
199 static struct file_system_type dma_buf_fs_type = {
200         .name = "dmabuf",
201         .init_fs_context = dma_buf_fs_init_context,
202         .kill_sb = kill_anon_super,
203 };
204
205 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
206 {
207         struct dma_buf *dmabuf;
208
209         if (!is_dma_buf_file(file))
210                 return -EINVAL;
211
212         dmabuf = file->private_data;
213
214         /* check if buffer supports mmap */
215         if (!dmabuf->ops->mmap)
216                 return -EINVAL;
217
218         /* check for overflowing the buffer's size */
219         if (vma->vm_pgoff + vma_pages(vma) >
220             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
221                 return -EINVAL;
222
223         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
224 }
225
226 static loff_t dma_buf_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
227 {
228         struct dma_buf *dmabuf;
229         loff_t base;
230
231         if (!is_dma_buf_file(file))
232                 return -EBADF;
233
234         dmabuf = file->private_data;
235
236         /* only support discovering the end of the buffer,
237          * but also allow SEEK_SET to maintain the idiomatic
238          * SEEK_END(0), SEEK_CUR(0) pattern.
239          */
240         if (whence == SEEK_END)
241                 base = dmabuf->size;
242         else if (whence == SEEK_SET)
243                 base = 0;
244         else
245                 return -EINVAL;
246
247         if (offset != 0)
248                 return -EINVAL;
249
250         return base + offset;
251 }
252
253 /**
254  * DOC: implicit fence polling
255  *
256  * To support cross-device and cross-driver synchronization of buffer access
257  * implicit fences (represented internally in the kernel with &struct dma_fence)
258  * can be attached to a &dma_buf. The glue for that and a few related things are
259  * provided in the &dma_resv structure.
260  *
261  * Userspace can query the state of these implicitly tracked fences using poll()
262  * and related system calls:
263  *
264  * - Checking for EPOLLIN, i.e. read access, can be use to query the state of the
265  *   most recent write or exclusive fence.
266  *
267  * - Checking for EPOLLOUT, i.e. write access, can be used to query the state of
268  *   all attached fences, shared and exclusive ones.
269  *
270  * Note that this only signals the completion of the respective fences, i.e. the
271  * DMA transfers are complete. Cache flushing and any other necessary
272  * preparations before CPU access can begin still need to happen.
273  *
274  * As an alternative to poll(), the set of fences on DMA buffer can be
275  * exported as a &sync_file using &dma_buf_sync_file_export.
276  */
277
278 static void dma_buf_poll_cb(struct dma_fence *fence, struct dma_fence_cb *cb)
279 {
280         struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = (struct dma_buf_poll_cb_t *)cb;
281         struct dma_buf *dmabuf = container_of(dcb->poll, struct dma_buf, poll);
282         unsigned long flags;
283
284         spin_lock_irqsave(&dcb->poll->lock, flags);
285         wake_up_locked_poll(dcb->poll, dcb->active);
286         dcb->active = 0;
287         spin_unlock_irqrestore(&dcb->poll->lock, flags);
288         dma_fence_put(fence);
289         /* Paired with get_file in dma_buf_poll */
290         fput(dmabuf->file);
291 }
292
293 static bool dma_buf_poll_add_cb(struct dma_resv *resv, bool write,
294                                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb)
295 {
296         struct dma_resv_iter cursor;
297         struct dma_fence *fence;
298         int r;
299
300         dma_resv_for_each_fence(&cursor, resv, dma_resv_usage_rw(write),
301                                 fence) {
302                 dma_fence_get(fence);
303                 r = dma_fence_add_callback(fence, &dcb->cb, dma_buf_poll_cb);
304                 if (!r)
305                         return true;
306                 dma_fence_put(fence);
307         }
308
309         return false;
310 }
311
312 static __poll_t dma_buf_poll(struct file *file, poll_table *poll)
313 {
314         struct dma_buf *dmabuf;
315         struct dma_resv *resv;
316         __poll_t events;
317
318         dmabuf = file->private_data;
319         if (!dmabuf || !dmabuf->resv)
320                 return EPOLLERR;
321
322         resv = dmabuf->resv;
323
324         poll_wait(file, &dmabuf->poll, poll);
325
326         events = poll_requested_events(poll) & (EPOLLIN | EPOLLOUT);
327         if (!events)
328                 return 0;
329
330         dma_resv_lock(resv, NULL);
331
332         if (events & EPOLLOUT) {
333                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_out;
334
335                 /* Check that callback isn't busy */
336                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
337                 if (dcb->active)
338                         events &= ~EPOLLOUT;
339                 else
340                         dcb->active = EPOLLOUT;
341                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
342
343                 if (events & EPOLLOUT) {
344                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
345                         get_file(dmabuf->file);
346
347                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, true, dcb))
348                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
349                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
350                         else
351                                 events &= ~EPOLLOUT;
352                 }
353         }
354
355         if (events & EPOLLIN) {
356                 struct dma_buf_poll_cb_t *dcb = &dmabuf->cb_in;
357
358                 /* Check that callback isn't busy */
359                 spin_lock_irq(&dmabuf->poll.lock);
360                 if (dcb->active)
361                         events &= ~EPOLLIN;
362                 else
363                         dcb->active = EPOLLIN;
364                 spin_unlock_irq(&dmabuf->poll.lock);
365
366                 if (events & EPOLLIN) {
367                         /* Paired with fput in dma_buf_poll_cb */
368                         get_file(dmabuf->file);
369
370                         if (!dma_buf_poll_add_cb(resv, false, dcb))
371                                 /* No callback queued, wake up any other waiters */
372                                 dma_buf_poll_cb(NULL, &dcb->cb);
373                         else
374                                 events &= ~EPOLLIN;
375                 }
376         }
377
378         dma_resv_unlock(resv);
379         return events;
380 }
381
382 /**
383  * dma_buf_set_name - Set a name to a specific dma_buf to track the usage.
384  * It could support changing the name of the dma-buf if the same
385  * piece of memory is used for multiple purpose between different devices.
386  *
387  * @dmabuf: [in]     dmabuf buffer that will be renamed.
388  * @buf:    [in]     A piece of userspace memory that contains the name of
389  *                   the dma-buf.
390  *
391  * Returns 0 on success. If the dma-buf buffer is already attached to
392  * devices, return -EBUSY.
393  *
394  */
395 static long dma_buf_set_name(struct dma_buf *dmabuf, const char __user *buf)
396 {
397         char *name = strndup_user(buf, DMA_BUF_NAME_LEN);
398
399         if (IS_ERR(name))
400                 return PTR_ERR(name);
401
402         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
403         kfree(dmabuf->name);
404         dmabuf->name = name;
405         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
406
407         return 0;
408 }
409
410 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
411 static long dma_buf_export_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
412                                      void __user *user_data)
413 {
414         struct dma_buf_export_sync_file arg;
415         enum dma_resv_usage usage;
416         struct dma_fence *fence = NULL;
417         struct sync_file *sync_file;
418         int fd, ret;
419
420         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
421                 return -EFAULT;
422
423         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
424                 return -EINVAL;
425
426         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
427                 return -EINVAL;
428
429         fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
430         if (fd < 0)
431                 return fd;
432
433         usage = dma_resv_usage_rw(arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE);
434         ret = dma_resv_get_singleton(dmabuf->resv, usage, &fence);
435         if (ret)
436                 goto err_put_fd;
437
438         if (!fence)
439                 fence = dma_fence_get_stub();
440
441         sync_file = sync_file_create(fence);
442
443         dma_fence_put(fence);
444
445         if (!sync_file) {
446                 ret = -ENOMEM;
447                 goto err_put_fd;
448         }
449
450         arg.fd = fd;
451         if (copy_to_user(user_data, &arg, sizeof(arg))) {
452                 ret = -EFAULT;
453                 goto err_put_file;
454         }
455
456         fd_install(fd, sync_file->file);
457
458         return 0;
459
460 err_put_file:
461         fput(sync_file->file);
462 err_put_fd:
463         put_unused_fd(fd);
464         return ret;
465 }
466
467 static long dma_buf_import_sync_file(struct dma_buf *dmabuf,
468                                      const void __user *user_data)
469 {
470         struct dma_buf_import_sync_file arg;
471         struct dma_fence *fence, *f;
472         enum dma_resv_usage usage;
473         struct dma_fence_unwrap iter;
474         unsigned int num_fences;
475         int ret = 0;
476
477         if (copy_from_user(&arg, user_data, sizeof(arg)))
478                 return -EFAULT;
479
480         if (arg.flags & ~DMA_BUF_SYNC_RW)
481                 return -EINVAL;
482
483         if ((arg.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) == 0)
484                 return -EINVAL;
485
486         fence = sync_file_get_fence(arg.fd);
487         if (!fence)
488                 return -EINVAL;
489
490         usage = (arg.flags & DMA_BUF_SYNC_WRITE) ? DMA_RESV_USAGE_WRITE :
491                                                    DMA_RESV_USAGE_READ;
492
493         num_fences = 0;
494         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
495                 ++num_fences;
496
497         if (num_fences > 0) {
498                 dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
499
500                 ret = dma_resv_reserve_fences(dmabuf->resv, num_fences);
501                 if (!ret) {
502                         dma_fence_unwrap_for_each(f, &iter, fence)
503                                 dma_resv_add_fence(dmabuf->resv, f, usage);
504                 }
505
506                 dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
507         }
508
509         dma_fence_put(fence);
510
511         return ret;
512 }
513 #endif
514
515 static long dma_buf_ioctl(struct file *file,
516                           unsigned int cmd, unsigned long arg)
517 {
518         struct dma_buf *dmabuf;
519         struct dma_buf_sync sync;
520         enum dma_data_direction direction;
521         int ret;
522
523         dmabuf = file->private_data;
524
525         switch (cmd) {
526         case DMA_BUF_IOCTL_SYNC:
527                 if (copy_from_user(&sync, (void __user *) arg, sizeof(sync)))
528                         return -EFAULT;
529
530                 if (sync.flags & ~DMA_BUF_SYNC_VALID_FLAGS_MASK)
531                         return -EINVAL;
532
533                 switch (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_RW) {
534                 case DMA_BUF_SYNC_READ:
535                         direction = DMA_FROM_DEVICE;
536                         break;
537                 case DMA_BUF_SYNC_WRITE:
538                         direction = DMA_TO_DEVICE;
539                         break;
540                 case DMA_BUF_SYNC_RW:
541                         direction = DMA_BIDIRECTIONAL;
542                         break;
543                 default:
544                         return -EINVAL;
545                 }
546
547                 if (sync.flags & DMA_BUF_SYNC_END)
548                         ret = dma_buf_end_cpu_access(dmabuf, direction);
549                 else
550                         ret = dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
551
552                 return ret;
553
554         case DMA_BUF_SET_NAME_A:
555         case DMA_BUF_SET_NAME_B:
556                 return dma_buf_set_name(dmabuf, (const char __user *)arg);
557
558 #if IS_ENABLED(CONFIG_SYNC_FILE)
559         case DMA_BUF_IOCTL_EXPORT_SYNC_FILE:
560                 return dma_buf_export_sync_file(dmabuf, (void __user *)arg);
561         case DMA_BUF_IOCTL_IMPORT_SYNC_FILE:
562                 return dma_buf_import_sync_file(dmabuf, (const void __user *)arg);
563 #endif
564
565         default:
566                 return -ENOTTY;
567         }
568 }
569
570 static void dma_buf_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
571 {
572         struct dma_buf *dmabuf = file->private_data;
573
574         seq_printf(m, "size:\t%zu\n", dmabuf->size);
575         /* Don't count the temporary reference taken inside procfs seq_show */
576         seq_printf(m, "count:\t%ld\n", file_count(dmabuf->file) - 1);
577         seq_printf(m, "exp_name:\t%s\n", dmabuf->exp_name);
578         spin_lock(&dmabuf->name_lock);
579         if (dmabuf->name)
580                 seq_printf(m, "name:\t%s\n", dmabuf->name);
581         spin_unlock(&dmabuf->name_lock);
582 }
583
584 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
585         .release        = dma_buf_file_release,
586         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
587         .llseek         = dma_buf_llseek,
588         .poll           = dma_buf_poll,
589         .unlocked_ioctl = dma_buf_ioctl,
590         .compat_ioctl   = compat_ptr_ioctl,
591         .show_fdinfo    = dma_buf_show_fdinfo,
592 };
593
594 /*
595  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
596  */
597 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
598 {
599         return file->f_op == &dma_buf_fops;
600 }
601
602 static struct file *dma_buf_getfile(size_t size, int flags)
603 {
604         static atomic64_t dmabuf_inode = ATOMIC64_INIT(0);
605         struct inode *inode = alloc_anon_inode(dma_buf_mnt->mnt_sb);
606         struct file *file;
607
608         if (IS_ERR(inode))
609                 return ERR_CAST(inode);
610
611         inode->i_size = size;
612         inode_set_bytes(inode, size);
613
614         /*
615          * The ->i_ino acquired from get_next_ino() is not unique thus
616          * not suitable for using it as dentry name by dmabuf stats.
617          * Override ->i_ino with the unique and dmabuffs specific
618          * value.
619          */
620         inode->i_ino = atomic64_inc_return(&dmabuf_inode);
621         flags &= O_ACCMODE | O_NONBLOCK;
622         file = alloc_file_pseudo(inode, dma_buf_mnt, "dmabuf",
623                                  flags, &dma_buf_fops);
624         if (IS_ERR(file))
625                 goto err_alloc_file;
626
627         return file;
628
629 err_alloc_file:
630         iput(inode);
631         return file;
632 }
633
634 /**
635  * DOC: dma buf device access
636  *
637  * For device DMA access to a shared DMA buffer the usual sequence of operations
638  * is fairly simple:
639  *
640  * 1. The exporter defines his exporter instance using
641  *    DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO() and calls dma_buf_export() to wrap a private
642  *    buffer object into a &dma_buf. It then exports that &dma_buf to userspace
643  *    as a file descriptor by calling dma_buf_fd().
644  *
645  * 2. Userspace passes this file-descriptors to all drivers it wants this buffer
646  *    to share with: First the file descriptor is converted to a &dma_buf using
647  *    dma_buf_get(). Then the buffer is attached to the device using
648  *    dma_buf_attach().
649  *
650  *    Up to this stage the exporter is still free to migrate or reallocate the
651  *    backing storage.
652  *
653  * 3. Once the buffer is attached to all devices userspace can initiate DMA
654  *    access to the shared buffer. In the kernel this is done by calling
655  *    dma_buf_map_attachment() and dma_buf_unmap_attachment().
656  *
657  * 4. Once a driver is done with a shared buffer it needs to call
658  *    dma_buf_detach() (after cleaning up any mappings) and then release the
659  *    reference acquired with dma_buf_get() by calling dma_buf_put().
660  *
661  * For the detailed semantics exporters are expected to implement see
662  * &dma_buf_ops.
663  */
664
665 /**
666  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
667  * with this buffer, so it can be exported.
668  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
669  * Additionally, provide a name string for exporter; useful in debugging.
670  *
671  * @exp_info:   [in]    holds all the export related information provided
672  *                      by the exporter. see &struct dma_buf_export_info
673  *                      for further details.
674  *
675  * Returns, on success, a newly created struct dma_buf object, which wraps the
676  * supplied private data and operations for struct dma_buf_ops. On either
677  * missing ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative
678  * error.
679  *
680  * For most cases the easiest way to create @exp_info is through the
681  * %DEFINE_DMA_BUF_EXPORT_INFO macro.
682  */
683 struct dma_buf *dma_buf_export(const struct dma_buf_export_info *exp_info)
684 {
685         struct dma_buf *dmabuf;
686         struct dma_resv *resv = exp_info->resv;
687         struct file *file;
688         size_t alloc_size = sizeof(struct dma_buf);
689         int ret;
690
691         if (WARN_ON(!exp_info->priv || !exp_info->ops
692                     || !exp_info->ops->map_dma_buf
693                     || !exp_info->ops->unmap_dma_buf
694                     || !exp_info->ops->release))
695                 return ERR_PTR(-EINVAL);
696
697         if (WARN_ON(!exp_info->ops->pin != !exp_info->ops->unpin))
698                 return ERR_PTR(-EINVAL);
699
700         if (!try_module_get(exp_info->owner))
701                 return ERR_PTR(-ENOENT);
702
703         file = dma_buf_getfile(exp_info->size, exp_info->flags);
704         if (IS_ERR(file)) {
705                 ret = PTR_ERR(file);
706                 goto err_module;
707         }
708
709         if (!exp_info->resv)
710                 alloc_size += sizeof(struct dma_resv);
711         else
712                 /* prevent &dma_buf[1] == dma_buf->resv */
713                 alloc_size += 1;
714         dmabuf = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
715         if (!dmabuf) {
716                 ret = -ENOMEM;
717                 goto err_file;
718         }
719
720         dmabuf->priv = exp_info->priv;
721         dmabuf->ops = exp_info->ops;
722         dmabuf->size = exp_info->size;
723         dmabuf->exp_name = exp_info->exp_name;
724         dmabuf->owner = exp_info->owner;
725         spin_lock_init(&dmabuf->name_lock);
726         init_waitqueue_head(&dmabuf->poll);
727         dmabuf->cb_in.poll = dmabuf->cb_out.poll = &dmabuf->poll;
728         dmabuf->cb_in.active = dmabuf->cb_out.active = 0;
729         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
730
731         if (!resv) {
732                 dmabuf->resv = (struct dma_resv *)&dmabuf[1];
733                 dma_resv_init(dmabuf->resv);
734         } else {
735                 dmabuf->resv = resv;
736         }
737
738         ret = dma_buf_stats_setup(dmabuf, file);
739         if (ret)
740                 goto err_dmabuf;
741
742         file->private_data = dmabuf;
743         file->f_path.dentry->d_fsdata = dmabuf;
744         dmabuf->file = file;
745
746         __dma_buf_list_add(dmabuf);
747
748         return dmabuf;
749
750 err_dmabuf:
751         if (!resv)
752                 dma_resv_fini(dmabuf->resv);
753         kfree(dmabuf);
754 err_file:
755         fput(file);
756 err_module:
757         module_put(exp_info->owner);
758         return ERR_PTR(ret);
759 }
760 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_export, "DMA_BUF");
761
762 /**
763  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given struct dma_buf
764  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
765  * @flags:      [in]    flags to give to fd
766  *
767  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
768  */
769 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
770 {
771         int fd;
772
773         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
774                 return -EINVAL;
775
776         fd = get_unused_fd_flags(flags);
777         if (fd < 0)
778                 return fd;
779
780         fd_install(fd, dmabuf->file);
781
782         return fd;
783 }
784 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_fd, "DMA_BUF");
785
786 /**
787  * dma_buf_get - returns the struct dma_buf related to an fd
788  * @fd: [in]    fd associated with the struct dma_buf to be returned
789  *
790  * On success, returns the struct dma_buf associated with an fd; uses
791  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
792  * otherwise.
793  */
794 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
795 {
796         struct file *file;
797
798         file = fget(fd);
799
800         if (!file)
801                 return ERR_PTR(-EBADF);
802
803         if (!is_dma_buf_file(file)) {
804                 fput(file);
805                 return ERR_PTR(-EINVAL);
806         }
807
808         return file->private_data;
809 }
810 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_get, "DMA_BUF");
811
812 /**
813  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
814  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
815  *
816  * Uses file's refcounting done implicitly by fput().
817  *
818  * If, as a result of this call, the refcount becomes 0, the 'release' file
819  * operation related to this fd is called. It calls &dma_buf_ops.release vfunc
820  * in turn, and frees the memory allocated for dmabuf when exported.
821  */
822 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
823 {
824         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
825                 return;
826
827         fput(dmabuf->file);
828 }
829 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_put, "DMA_BUF");
830
831 static void mangle_sg_table(struct sg_table *sg_table)
832 {
833 #ifdef CONFIG_DMABUF_DEBUG
834         int i;
835         struct scatterlist *sg;
836
837         /* To catch abuse of the underlying struct page by importers mix
838          * up the bits, but take care to preserve the low SG_ bits to
839          * not corrupt the sgt. The mixing is undone on unmap
840          * before passing the sgt back to the exporter.
841          */
842         for_each_sgtable_sg(sg_table, sg, i)
843                 sg->page_link ^= ~0xffUL;
844 #endif
845
846 }
847
848 static inline bool
849 dma_buf_attachment_is_dynamic(struct dma_buf_attachment *attach)
850 {
851         return !!attach->importer_ops;
852 }
853
854 static bool
855 dma_buf_pin_on_map(struct dma_buf_attachment *attach)
856 {
857         return attach->dmabuf->ops->pin &&
858                 (!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach) ||
859                  !IS_ENABLED(CONFIG_DMABUF_MOVE_NOTIFY));
860 }
861
862 /**
863  * DOC: locking convention
864  *
865  * In order to avoid deadlock situations between dma-buf exports and importers,
866  * all dma-buf API users must follow the common dma-buf locking convention.
867  *
868  * Convention for importers
869  *
870  * 1. Importers must hold the dma-buf reservation lock when calling these
871  *    functions:
872  *
873  *     - dma_buf_pin()
874  *     - dma_buf_unpin()
875  *     - dma_buf_map_attachment()
876  *     - dma_buf_unmap_attachment()
877  *     - dma_buf_vmap()
878  *     - dma_buf_vunmap()
879  *
880  * 2. Importers must not hold the dma-buf reservation lock when calling these
881  *    functions:
882  *
883  *     - dma_buf_attach()
884  *     - dma_buf_dynamic_attach()
885  *     - dma_buf_detach()
886  *     - dma_buf_export()
887  *     - dma_buf_fd()
888  *     - dma_buf_get()
889  *     - dma_buf_put()
890  *     - dma_buf_mmap()
891  *     - dma_buf_begin_cpu_access()
892  *     - dma_buf_end_cpu_access()
893  *     - dma_buf_map_attachment_unlocked()
894  *     - dma_buf_unmap_attachment_unlocked()
895  *     - dma_buf_vmap_unlocked()
896  *     - dma_buf_vunmap_unlocked()
897  *
898  * Convention for exporters
899  *
900  * 1. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with unlocked dma-buf
901  *    reservation and exporter can take the lock:
902  *
903  *     - &dma_buf_ops.attach()
904  *     - &dma_buf_ops.detach()
905  *     - &dma_buf_ops.release()
906  *     - &dma_buf_ops.begin_cpu_access()
907  *     - &dma_buf_ops.end_cpu_access()
908  *     - &dma_buf_ops.mmap()
909  *
910  * 2. These &dma_buf_ops callbacks are invoked with locked dma-buf
911  *    reservation and exporter can't take the lock:
912  *
913  *     - &dma_buf_ops.pin()
914  *     - &dma_buf_ops.unpin()
915  *     - &dma_buf_ops.map_dma_buf()
916  *     - &dma_buf_ops.unmap_dma_buf()
917  *     - &dma_buf_ops.vmap()
918  *     - &dma_buf_ops.vunmap()
919  *
920  * 3. Exporters must hold the dma-buf reservation lock when calling these
921  *    functions:
922  *
923  *     - dma_buf_move_notify()
924  */
925
926 /**
927  * dma_buf_dynamic_attach - Add the device to dma_buf's attachments list
928  * @dmabuf:             [in]    buffer to attach device to.
929  * @dev:                [in]    device to be attached.
930  * @importer_ops:       [in]    importer operations for the attachment
931  * @importer_priv:      [in]    importer private pointer for the attachment
932  *
933  * Returns struct dma_buf_attachment pointer for this attachment. Attachments
934  * must be cleaned up by calling dma_buf_detach().
935  *
936  * Optionally this calls &dma_buf_ops.attach to allow device-specific attach
937  * functionality.
938  *
939  * Returns:
940  *
941  * A pointer to newly created &dma_buf_attachment on success, or a negative
942  * error code wrapped into a pointer on failure.
943  *
944  * Note that this can fail if the backing storage of @dmabuf is in a place not
945  * accessible to @dev, and cannot be moved to a more suitable place. This is
946  * indicated with the error code -EBUSY.
947  */
948 struct dma_buf_attachment *
949 dma_buf_dynamic_attach(struct dma_buf *dmabuf, struct device *dev,
950                        const struct dma_buf_attach_ops *importer_ops,
951                        void *importer_priv)
952 {
953         struct dma_buf_attachment *attach;
954         int ret;
955
956         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
957                 return ERR_PTR(-EINVAL);
958
959         if (WARN_ON(importer_ops && !importer_ops->move_notify))
960                 return ERR_PTR(-EINVAL);
961
962         attach = kzalloc(sizeof(*attach), GFP_KERNEL);
963         if (!attach)
964                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
965
966         attach->dev = dev;
967         attach->dmabuf = dmabuf;
968         if (importer_ops)
969                 attach->peer2peer = importer_ops->allow_peer2peer;
970         attach->importer_ops = importer_ops;
971         attach->importer_priv = importer_priv;
972
973         if (dmabuf->ops->attach) {
974                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, attach);
975                 if (ret)
976                         goto err_attach;
977         }
978         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
979         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
980         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
981
982         return attach;
983
984 err_attach:
985         kfree(attach);
986         return ERR_PTR(ret);
987 }
988 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_dynamic_attach, "DMA_BUF");
989
990 /**
991  * dma_buf_attach - Wrapper for dma_buf_dynamic_attach
992  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
993  * @dev:        [in]    device to be attached.
994  *
995  * Wrapper to call dma_buf_dynamic_attach() for drivers which still use a static
996  * mapping.
997  */
998 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
999                                           struct device *dev)
1000 {
1001         return dma_buf_dynamic_attach(dmabuf, dev, NULL, NULL);
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_attach, "DMA_BUF");
1004
1005 /**
1006  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list
1007  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
1008  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
1009  *
1010  * Clean up a device attachment obtained by calling dma_buf_attach().
1011  *
1012  * Optionally this calls &dma_buf_ops.detach for device-specific detach.
1013  */
1014 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
1015 {
1016         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach || dmabuf != attach->dmabuf))
1017                 return;
1018
1019         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1020         list_del(&attach->node);
1021         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1022
1023         if (dmabuf->ops->detach)
1024                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
1025
1026         kfree(attach);
1027 }
1028 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_detach, "DMA_BUF");
1029
1030 /**
1031  * dma_buf_pin - Lock down the DMA-buf
1032  * @attach:     [in]    attachment which should be pinned
1033  *
1034  * Only dynamic importers (who set up @attach with dma_buf_dynamic_attach()) may
1035  * call this, and only for limited use cases like scanout and not for temporary
1036  * pin operations. It is not permitted to allow userspace to pin arbitrary
1037  * amounts of buffers through this interface.
1038  *
1039  * Buffers must be unpinned by calling dma_buf_unpin().
1040  *
1041  * Returns:
1042  * 0 on success, negative error code on failure.
1043  */
1044 int dma_buf_pin(struct dma_buf_attachment *attach)
1045 {
1046         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1047         int ret = 0;
1048
1049         WARN_ON(!attach->importer_ops);
1050
1051         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1052
1053         if (dmabuf->ops->pin)
1054                 ret = dmabuf->ops->pin(attach);
1055
1056         return ret;
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_pin, "DMA_BUF");
1059
1060 /**
1061  * dma_buf_unpin - Unpin a DMA-buf
1062  * @attach:     [in]    attachment which should be unpinned
1063  *
1064  * This unpins a buffer pinned by dma_buf_pin() and allows the exporter to move
1065  * any mapping of @attach again and inform the importer through
1066  * &dma_buf_attach_ops.move_notify.
1067  */
1068 void dma_buf_unpin(struct dma_buf_attachment *attach)
1069 {
1070         struct dma_buf *dmabuf = attach->dmabuf;
1071
1072         WARN_ON(!attach->importer_ops);
1073
1074         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1075
1076         if (dmabuf->ops->unpin)
1077                 dmabuf->ops->unpin(attach);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unpin, "DMA_BUF");
1080
1081 /**
1082  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
1083  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1084  * dma_buf_ops.
1085  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1086  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1087  *
1088  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; returns ERR_PTR
1089  * on error. May return -EINTR if it is interrupted by a signal.
1090  *
1091  * On success, the DMA addresses and lengths in the returned scatterlist are
1092  * PAGE_SIZE aligned.
1093  *
1094  * A mapping must be unmapped by using dma_buf_unmap_attachment(). Note that
1095  * the underlying backing storage is pinned for as long as a mapping exists,
1096  * therefore users/importers should not hold onto a mapping for undue amounts of
1097  * time.
1098  *
1099  * Important: Dynamic importers must wait for the exclusive fence of the struct
1100  * dma_resv attached to the DMA-BUF first.
1101  */
1102 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1103                                         enum dma_data_direction direction)
1104 {
1105         struct sg_table *sg_table;
1106         signed long ret;
1107
1108         might_sleep();
1109
1110         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1111                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1112
1113         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1114
1115         if (dma_buf_pin_on_map(attach)) {
1116                 ret = attach->dmabuf->ops->pin(attach);
1117                 /*
1118                  * Catch exporters making buffers inaccessible even when
1119                  * attachments preventing that exist.
1120                  */
1121                 WARN_ON_ONCE(ret == -EBUSY);
1122                 if (ret)
1123                         return ERR_PTR(ret);
1124         }
1125
1126         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
1127         if (!sg_table)
1128                 sg_table = ERR_PTR(-ENOMEM);
1129         if (IS_ERR(sg_table))
1130                 goto error_unpin;
1131
1132         /*
1133          * Importers with static attachments don't wait for fences.
1134          */
1135         if (!dma_buf_attachment_is_dynamic(attach)) {
1136                 ret = dma_resv_wait_timeout(attach->dmabuf->resv,
1137                                             DMA_RESV_USAGE_KERNEL, true,
1138                                             MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1139                 if (ret < 0)
1140                         goto error_unmap;
1141         }
1142         mangle_sg_table(sg_table);
1143
1144 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
1145         {
1146                 struct scatterlist *sg;
1147                 u64 addr;
1148                 int len;
1149                 int i;
1150
1151                 for_each_sgtable_dma_sg(sg_table, sg, i) {
1152                         addr = sg_dma_address(sg);
1153                         len = sg_dma_len(sg);
1154                         if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(len)) {
1155                                 pr_debug("%s: addr %llx or len %x is not page aligned!\n",
1156                                          __func__, addr, len);
1157                         }
1158                 }
1159         }
1160 #endif /* CONFIG_DMA_API_DEBUG */
1161         return sg_table;
1162
1163 error_unmap:
1164         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1165         sg_table = ERR_PTR(ret);
1166
1167 error_unpin:
1168         if (dma_buf_pin_on_map(attach))
1169                 attach->dmabuf->ops->unpin(attach);
1170
1171         return sg_table;
1172 }
1173 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment, "DMA_BUF");
1174
1175 /**
1176  * dma_buf_map_attachment_unlocked - Returns the scatterlist table of the attachment;
1177  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
1178  * dma_buf_ops.
1179  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
1180  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1181  *
1182  * Unlocked variant of dma_buf_map_attachment().
1183  */
1184 struct sg_table *
1185 dma_buf_map_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1186                                 enum dma_data_direction direction)
1187 {
1188         struct sg_table *sg_table;
1189
1190         might_sleep();
1191
1192         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
1193                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1194
1195         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1196         sg_table = dma_buf_map_attachment(attach, direction);
1197         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1198
1199         return sg_table;
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_map_attachment_unlocked, "DMA_BUF");
1202
1203 /**
1204  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1205  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1206  * dma_buf_ops.
1207  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1208  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1209  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1210  *
1211  * This unmaps a DMA mapping for @attached obtained by dma_buf_map_attachment().
1212  */
1213 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
1214                                 struct sg_table *sg_table,
1215                                 enum dma_data_direction direction)
1216 {
1217         might_sleep();
1218
1219         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1220                 return;
1221
1222         dma_resv_assert_held(attach->dmabuf->resv);
1223
1224         mangle_sg_table(sg_table);
1225         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table, direction);
1226
1227         if (dma_buf_pin_on_map(attach))
1228                 attach->dmabuf->ops->unpin(attach);
1229 }
1230 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment, "DMA_BUF");
1231
1232 /**
1233  * dma_buf_unmap_attachment_unlocked - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
1234  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
1235  * dma_buf_ops.
1236  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
1237  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
1238  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
1239  *
1240  * Unlocked variant of dma_buf_unmap_attachment().
1241  */
1242 void dma_buf_unmap_attachment_unlocked(struct dma_buf_attachment *attach,
1243                                        struct sg_table *sg_table,
1244                                        enum dma_data_direction direction)
1245 {
1246         might_sleep();
1247
1248         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
1249                 return;
1250
1251         dma_resv_lock(attach->dmabuf->resv, NULL);
1252         dma_buf_unmap_attachment(attach, sg_table, direction);
1253         dma_resv_unlock(attach->dmabuf->resv);
1254 }
1255 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_unmap_attachment_unlocked, "DMA_BUF");
1256
1257 /**
1258  * dma_buf_move_notify - notify attachments that DMA-buf is moving
1259  *
1260  * @dmabuf:     [in]    buffer which is moving
1261  *
1262  * Informs all attachments that they need to destroy and recreate all their
1263  * mappings.
1264  */
1265 void dma_buf_move_notify(struct dma_buf *dmabuf)
1266 {
1267         struct dma_buf_attachment *attach;
1268
1269         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1270
1271         list_for_each_entry(attach, &dmabuf->attachments, node)
1272                 if (attach->importer_ops)
1273                         attach->importer_ops->move_notify(attach);
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_move_notify, "DMA_BUF");
1276
1277 /**
1278  * DOC: cpu access
1279  *
1280  * There are multiple reasons for supporting CPU access to a dma buffer object:
1281  *
1282  * - Fallback operations in the kernel, for example when a device is connected
1283  *   over USB and the kernel needs to shuffle the data around first before
1284  *   sending it away. Cache coherency is handled by bracketing any transactions
1285  *   with calls to dma_buf_begin_cpu_access() and dma_buf_end_cpu_access()
1286  *   access.
1287  *
1288  *   Since for most kernel internal dma-buf accesses need the entire buffer, a
1289  *   vmap interface is introduced. Note that on very old 32-bit architectures
1290  *   vmalloc space might be limited and result in vmap calls failing.
1291  *
1292  *   Interfaces:
1293  *
1294  *   .. code-block:: c
1295  *
1296  *     void *dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1297  *     void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1298  *
1299  *   The vmap call can fail if there is no vmap support in the exporter, or if
1300  *   it runs out of vmalloc space. Note that the dma-buf layer keeps a reference
1301  *   count for all vmap access and calls down into the exporter's vmap function
1302  *   only when no vmapping exists, and only unmaps it once. Protection against
1303  *   concurrent vmap/vunmap calls is provided by taking the &dma_buf.lock mutex.
1304  *
1305  * - For full compatibility on the importer side with existing userspace
1306  *   interfaces, which might already support mmap'ing buffers. This is needed in
1307  *   many processing pipelines (e.g. feeding a software rendered image into a
1308  *   hardware pipeline, thumbnail creation, snapshots, ...). Also, Android's ION
1309  *   framework already supported this and for DMA buffer file descriptors to
1310  *   replace ION buffers mmap support was needed.
1311  *
1312  *   There is no special interfaces, userspace simply calls mmap on the dma-buf
1313  *   fd. But like for CPU access there's a need to bracket the actual access,
1314  *   which is handled by the ioctl (DMA_BUF_IOCTL_SYNC). Note that
1315  *   DMA_BUF_IOCTL_SYNC can fail with -EAGAIN or -EINTR, in which case it must
1316  *   be restarted.
1317  *
1318  *   Some systems might need some sort of cache coherency management e.g. when
1319  *   CPU and GPU domains are being accessed through dma-buf at the same time.
1320  *   To circumvent this problem there are begin/end coherency markers, that
1321  *   forward directly to existing dma-buf device drivers vfunc hooks. Userspace
1322  *   can make use of those markers through the DMA_BUF_IOCTL_SYNC ioctl. The
1323  *   sequence would be used like following:
1324  *
1325  *     - mmap dma-buf fd
1326  *     - for each drawing/upload cycle in CPU 1. SYNC_START ioctl, 2. read/write
1327  *       to mmap area 3. SYNC_END ioctl. This can be repeated as often as you
1328  *       want (with the new data being consumed by say the GPU or the scanout
1329  *       device)
1330  *     - munmap once you don't need the buffer any more
1331  *
1332  *    For correctness and optimal performance, it is always required to use
1333  *    SYNC_START and SYNC_END before and after, respectively, when accessing the
1334  *    mapped address. Userspace cannot rely on coherent access, even when there
1335  *    are systems where it just works without calling these ioctls.
1336  *
1337  * - And as a CPU fallback in userspace processing pipelines.
1338  *
1339  *   Similar to the motivation for kernel cpu access it is again important that
1340  *   the userspace code of a given importing subsystem can use the same
1341  *   interfaces with a imported dma-buf buffer object as with a native buffer
1342  *   object. This is especially important for drm where the userspace part of
1343  *   contemporary OpenGL, X, and other drivers is huge, and reworking them to
1344  *   use a different way to mmap a buffer rather invasive.
1345  *
1346  *   The assumption in the current dma-buf interfaces is that redirecting the
1347  *   initial mmap is all that's needed. A survey of some of the existing
1348  *   subsystems shows that no driver seems to do any nefarious thing like
1349  *   syncing up with outstanding asynchronous processing on the device or
1350  *   allocating special resources at fault time. So hopefully this is good
1351  *   enough, since adding interfaces to intercept pagefaults and allow pte
1352  *   shootdowns would increase the complexity quite a bit.
1353  *
1354  *   Interface:
1355  *
1356  *   .. code-block:: c
1357  *
1358  *     int dma_buf_mmap(struct dma_buf *, struct vm_area_struct *, unsigned long);
1359  *
1360  *   If the importing subsystem simply provides a special-purpose mmap call to
1361  *   set up a mapping in userspace, calling do_mmap with &dma_buf.file will
1362  *   equally achieve that for a dma-buf object.
1363  */
1364
1365 static int __dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1366                                       enum dma_data_direction direction)
1367 {
1368         bool write = (direction == DMA_BIDIRECTIONAL ||
1369                       direction == DMA_TO_DEVICE);
1370         struct dma_resv *resv = dmabuf->resv;
1371         long ret;
1372
1373         /* Wait on any implicit rendering fences */
1374         ret = dma_resv_wait_timeout(resv, dma_resv_usage_rw(write),
1375                                     true, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
1376         if (ret < 0)
1377                 return ret;
1378
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 /**
1383  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
1384  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
1385  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1386  * specified access direction.
1387  * @dmabuf:     [in]    buffer to prepare cpu access for.
1388  * @direction:  [in]    direction of access.
1389  *
1390  * After the cpu access is complete the caller should call
1391  * dma_buf_end_cpu_access(). Only when cpu access is bracketed by both calls is
1392  * it guaranteed to be coherent with other DMA access.
1393  *
1394  * This function will also wait for any DMA transactions tracked through
1395  * implicit synchronization in &dma_buf.resv. For DMA transactions with explicit
1396  * synchronization this function will only ensure cache coherency, callers must
1397  * ensure synchronization with such DMA transactions on their own.
1398  *
1399  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1400  */
1401 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1402                              enum dma_data_direction direction)
1403 {
1404         int ret = 0;
1405
1406         if (WARN_ON(!dmabuf))
1407                 return -EINVAL;
1408
1409         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1410
1411         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
1412                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1413
1414         /* Ensure that all fences are waited upon - but we first allow
1415          * the native handler the chance to do so more efficiently if it
1416          * chooses. A double invocation here will be reasonably cheap no-op.
1417          */
1418         if (ret == 0)
1419                 ret = __dma_buf_begin_cpu_access(dmabuf, direction);
1420
1421         return ret;
1422 }
1423 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_begin_cpu_access, "DMA_BUF");
1424
1425 /**
1426  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
1427  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
1428  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
1429  * specified access direction.
1430  * @dmabuf:     [in]    buffer to complete cpu access for.
1431  * @direction:  [in]    direction of access.
1432  *
1433  * This terminates CPU access started with dma_buf_begin_cpu_access().
1434  *
1435  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1436  */
1437 int dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf,
1438                            enum dma_data_direction direction)
1439 {
1440         int ret = 0;
1441
1442         WARN_ON(!dmabuf);
1443
1444         might_lock(&dmabuf->resv->lock.base);
1445
1446         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
1447                 ret = dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, direction);
1448
1449         return ret;
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_end_cpu_access, "DMA_BUF");
1452
1453
1454 /**
1455  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
1456  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
1457  * @vma:        [in]    vma for the mmap
1458  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
1459  *                      dma-buf buffer.
1460  *
1461  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
1462  * dma_buf operation. It also adjusts the starting pgoff and does bounds
1463  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
1464  * set up the mapping.
1465  *
1466  * Can return negative error values, returns 0 on success.
1467  */
1468 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
1469                  unsigned long pgoff)
1470 {
1471         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
1472                 return -EINVAL;
1473
1474         /* check if buffer supports mmap */
1475         if (!dmabuf->ops->mmap)
1476                 return -EINVAL;
1477
1478         /* check for offset overflow */
1479         if (pgoff + vma_pages(vma) < pgoff)
1480                 return -EOVERFLOW;
1481
1482         /* check for overflowing the buffer's size */
1483         if (pgoff + vma_pages(vma) >
1484             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
1485                 return -EINVAL;
1486
1487         /* readjust the vma */
1488         vma_set_file(vma, dmabuf->file);
1489         vma->vm_pgoff = pgoff;
1490
1491         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
1492 }
1493 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_mmap, "DMA_BUF");
1494
1495 /**
1496  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1497  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1498  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1499  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1500  *
1501  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
1502  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
1503  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
1504  *
1505  * To ensure coherency users must call dma_buf_begin_cpu_access() and
1506  * dma_buf_end_cpu_access() around any cpu access performed through this
1507  * mapping.
1508  *
1509  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1510  */
1511 int dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1512 {
1513         struct iosys_map ptr;
1514         int ret;
1515
1516         iosys_map_clear(map);
1517
1518         if (WARN_ON(!dmabuf))
1519                 return -EINVAL;
1520
1521         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1522
1523         if (!dmabuf->ops->vmap)
1524                 return -EINVAL;
1525
1526         if (dmabuf->vmapping_counter) {
1527                 dmabuf->vmapping_counter++;
1528                 BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1529                 *map = dmabuf->vmap_ptr;
1530                 return 0;
1531         }
1532
1533         BUG_ON(iosys_map_is_set(&dmabuf->vmap_ptr));
1534
1535         ret = dmabuf->ops->vmap(dmabuf, &ptr);
1536         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1537                 return ret;
1538
1539         dmabuf->vmap_ptr = ptr;
1540         dmabuf->vmapping_counter = 1;
1541
1542         *map = dmabuf->vmap_ptr;
1543
1544         return 0;
1545 }
1546 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap, "DMA_BUF");
1547
1548 /**
1549  * dma_buf_vmap_unlocked - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
1550  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
1551  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
1552  * @map:        [out]   returns the vmap pointer
1553  *
1554  * Unlocked version of dma_buf_vmap()
1555  *
1556  * Returns 0 on success, or a negative errno code otherwise.
1557  */
1558 int dma_buf_vmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1559 {
1560         int ret;
1561
1562         iosys_map_clear(map);
1563
1564         if (WARN_ON(!dmabuf))
1565                 return -EINVAL;
1566
1567         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1568         ret = dma_buf_vmap(dmabuf, map);
1569         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1570
1571         return ret;
1572 }
1573 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vmap_unlocked, "DMA_BUF");
1574
1575 /**
1576  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1577  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1578  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1579  */
1580 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1581 {
1582         if (WARN_ON(!dmabuf))
1583                 return;
1584
1585         dma_resv_assert_held(dmabuf->resv);
1586
1587         BUG_ON(iosys_map_is_null(&dmabuf->vmap_ptr));
1588         BUG_ON(dmabuf->vmapping_counter == 0);
1589         BUG_ON(!iosys_map_is_equal(&dmabuf->vmap_ptr, map));
1590
1591         if (--dmabuf->vmapping_counter == 0) {
1592                 if (dmabuf->ops->vunmap)
1593                         dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, map);
1594                 iosys_map_clear(&dmabuf->vmap_ptr);
1595         }
1596 }
1597 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap, "DMA_BUF");
1598
1599 /**
1600  * dma_buf_vunmap_unlocked - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
1601  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
1602  * @map:        [in]    vmap pointer to vunmap
1603  */
1604 void dma_buf_vunmap_unlocked(struct dma_buf *dmabuf, struct iosys_map *map)
1605 {
1606         if (WARN_ON(!dmabuf))
1607                 return;
1608
1609         dma_resv_lock(dmabuf->resv, NULL);
1610         dma_buf_vunmap(dmabuf, map);
1611         dma_resv_unlock(dmabuf->resv);
1612 }
1613 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(dma_buf_vunmap_unlocked, "DMA_BUF");
1614
1615 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
1616 static int dma_buf_debug_show(struct seq_file *s, void *unused)
1617 {
1618         struct dma_buf *buf_obj;
1619         struct dma_buf_attachment *attach_obj;
1620         int count = 0, attach_count;
1621         size_t size = 0;
1622         int ret;
1623
1624         ret = mutex_lock_interruptible(&dmabuf_list_mutex);
1625
1626         if (ret)
1627                 return ret;
1628
1629         seq_puts(s, "\nDma-buf Objects:\n");
1630         seq_printf(s, "%-8s\t%-8s\t%-8s\t%-8s\texp_name\t%-8s\tname\n",
1631                    "size", "flags", "mode", "count", "ino");
1632
1633         list_for_each_entry(buf_obj, &dmabuf_list, list_node) {
1634
1635                 ret = dma_resv_lock_interruptible(buf_obj->resv, NULL);
1636                 if (ret)
1637                         goto error_unlock;
1638
1639
1640                 spin_lock(&buf_obj->name_lock);
1641                 seq_printf(s, "%08zu\t%08x\t%08x\t%08ld\t%s\t%08lu\t%s\n",
1642                                 buf_obj->size,
1643                                 buf_obj->file->f_flags, buf_obj->file->f_mode,
1644                                 file_count(buf_obj->file),
1645                                 buf_obj->exp_name,
1646                                 file_inode(buf_obj->file)->i_ino,
1647                                 buf_obj->name ?: "<none>");
1648                 spin_unlock(&buf_obj->name_lock);
1649
1650                 dma_resv_describe(buf_obj->resv, s);
1651
1652                 seq_puts(s, "\tAttached Devices:\n");
1653                 attach_count = 0;
1654
1655                 list_for_each_entry(attach_obj, &buf_obj->attachments, node) {
1656                         seq_printf(s, "\t%s\n", dev_name(attach_obj->dev));
1657                         attach_count++;
1658                 }
1659                 dma_resv_unlock(buf_obj->resv);
1660
1661                 seq_printf(s, "Total %d devices attached\n\n",
1662                                 attach_count);
1663
1664                 count++;
1665                 size += buf_obj->size;
1666         }
1667
1668         seq_printf(s, "\nTotal %d objects, %zu bytes\n", count, size);
1669
1670         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
1671         return 0;
1672
1673 error_unlock:
1674         mutex_unlock(&dmabuf_list_mutex);
1675         return ret;
1676 }
1677
1678 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(dma_buf_debug);
1679
1680 static struct dentry *dma_buf_debugfs_dir;
1681
1682 static int dma_buf_init_debugfs(void)
1683 {
1684         struct dentry *d;
1685         int err = 0;
1686
1687         d = debugfs_create_dir("dma_buf", NULL);
1688         if (IS_ERR(d))
1689                 return PTR_ERR(d);
1690
1691         dma_buf_debugfs_dir = d;
1692
1693         d = debugfs_create_file("bufinfo", 0444, dma_buf_debugfs_dir,
1694                                 NULL, &dma_buf_debug_fops);
1695         if (IS_ERR(d)) {
1696                 pr_debug("dma_buf: debugfs: failed to create node bufinfo\n");
1697                 debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1698                 dma_buf_debugfs_dir = NULL;
1699                 err = PTR_ERR(d);
1700         }
1701
1702         return err;
1703 }
1704
1705 static void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1706 {
1707         debugfs_remove_recursive(dma_buf_debugfs_dir);
1708 }
1709 #else
1710 static inline int dma_buf_init_debugfs(void)
1711 {
1712         return 0;
1713 }
1714 static inline void dma_buf_uninit_debugfs(void)
1715 {
1716 }
1717 #endif
1718
1719 static int __init dma_buf_init(void)
1720 {
1721         int ret;
1722
1723         ret = dma_buf_init_sysfs_statistics();
1724         if (ret)
1725                 return ret;
1726
1727         dma_buf_mnt = kern_mount(&dma_buf_fs_type);
1728         if (IS_ERR(dma_buf_mnt))
1729                 return PTR_ERR(dma_buf_mnt);
1730
1731         dma_buf_init_debugfs();
1732         return 0;
1733 }
1734 subsys_initcall(dma_buf_init);
1735
1736 static void __exit dma_buf_deinit(void)
1737 {
1738         dma_buf_uninit_debugfs();
1739         kern_unmount(dma_buf_mnt);
1740         dma_buf_uninit_sysfs_statistics();
1741 }
1742 __exitcall(dma_buf_deinit);