drivers/net/ethernet/mellanox/mlx4/alloc.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006, 2007 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2007, 2008 Mellanox Technologies. All rights reserved.
   4  *
   5  * This software is available to you under a choice of one of two
   6  * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
   7  * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
   8  * COPYING in the main directory of this source tree, or the
   9  * OpenIB.org BSD license below:
  10  *
  11  *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
  12  *     without modification, are permitted provided that the following
  13  *     conditions are met:
  14  *
  15  *      - Redistributions of source code must retain the above
  16  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  17  *        disclaimer.
  18  *
  19  *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
  20  *        copyright notice, this list of conditions and the following
  21  *        disclaimer in the documentation and/or other materials
  22  *        provided with the distribution.
  23  *
  24  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  25  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  26  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  27  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
  28  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
  29  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  30  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  31  * SOFTWARE.
  32  */
  33
  34 #include <linux/errno.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/mm.h>
  37 #include <linux/export.h>
  38 #include <linux/bitmap.h>
  39 #include <linux/dma-mapping.h>
  40 #include <linux/vmalloc.h>
  41
  42 #include "mlx4.h"
  43
  44 u32 mlx4_bitmap_alloc(struct mlx4_bitmap *bitmap)
  45 {
  46         u32 obj;
  47
  48         spin_lock(&bitmap->lock);
  49
  50         obj = find_next_zero_bit(bitmap->table, bitmap->max, bitmap->last);
  51         if (obj >= bitmap->max) {
  52                 bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
  53                                 & bitmap->mask;
  54                 obj = find_first_zero_bit(bitmap->table, bitmap->max);
  55         }
  56
  57         if (obj < bitmap->max) {
  58                 set_bit(obj, bitmap->table);
  59                 bitmap->last = (obj + 1);
  60                 if (bitmap->last == bitmap->max)
  61                         bitmap->last = 0;
  62                 obj |= bitmap->top;
  63         } else
  64                 obj = -1;
  65
  66         if (obj != -1)
  67                 --bitmap->avail;
  68
  69         spin_unlock(&bitmap->lock);
  70
  71         return obj;
  72 }
  73
  74 void mlx4_bitmap_free(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 obj, int use_rr)
  75 {
  76         mlx4_bitmap_free_range(bitmap, obj, 1, use_rr);
  77 }
  78
  79 static unsigned long find_aligned_range(unsigned long *bitmap,
  80                                         u32 start, u32 nbits,
  81                                         int len, int align, u32 skip_mask)
  82 {
  83         unsigned long end, i;
  84
  85 again:
  86         start = ALIGN(start, align);
  87
  88         while ((start < nbits) && (test_bit(start, bitmap) ||
  89                                    (start & skip_mask)))
  90                 start += align;
  91
  92         if (start >= nbits)
  93                 return -1;
  94
  95         end = start+len;
  96         if (end > nbits)
  97                 return -1;
  98
  99         for (i = start + 1; i < end; i++) {
 100                 if (test_bit(i, bitmap) || ((u32)i & skip_mask)) {
 101                         start = i + 1;
 102                         goto again;
 103                 }
 104         }
 105
 106         return start;
 107 }
 108
 109 u32 mlx4_bitmap_alloc_range(struct mlx4_bitmap *bitmap, int cnt,
 110                             int align, u32 skip_mask)
 111 {
 112         u32 obj;
 113
 114         if (likely(cnt == 1 && align == 1 && !skip_mask))
 115                 return mlx4_bitmap_alloc(bitmap);
 116
 117         spin_lock(&bitmap->lock);
 118
 119         obj = find_aligned_range(bitmap->table, bitmap->last,
 120                                  bitmap->max, cnt, align, skip_mask);
 121         if (obj >= bitmap->max) {
 122                 bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
 123                                 & bitmap->mask;
 124                 obj = find_aligned_range(bitmap->table, 0, bitmap->max,
 125                                          cnt, align, skip_mask);
 126         }
 127
 128         if (obj < bitmap->max) {
 129                 bitmap_set(bitmap->table, obj, cnt);
 130                 if (obj == bitmap->last) {
 131                         bitmap->last = (obj + cnt);
 132                         if (bitmap->last >= bitmap->max)
 133                                 bitmap->last = 0;
 134                 }
 135                 obj |= bitmap->top;
 136         } else
 137                 obj = -1;
 138
 139         if (obj != -1)
 140                 bitmap->avail -= cnt;
 141
 142         spin_unlock(&bitmap->lock);
 143
 144         return obj;
 145 }
 146
 147 u32 mlx4_bitmap_avail(struct mlx4_bitmap *bitmap)
 148 {
 149         return bitmap->avail;
 150 }
 151
 152 void mlx4_bitmap_free_range(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 obj, int cnt,
 153                             int use_rr)
 154 {
 155         obj &= bitmap->max + bitmap->reserved_top - 1;
 156
 157         spin_lock(&bitmap->lock);
 158         if (!use_rr) {
 159                 bitmap->last = min(bitmap->last, obj);
 160                 bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
 161                                 & bitmap->mask;
 162         }
 163         bitmap_clear(bitmap->table, obj, cnt);
 164         bitmap->avail += cnt;
 165         spin_unlock(&bitmap->lock);
 166 }
 167
 168 int mlx4_bitmap_init(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 num, u32 mask,
 169                      u32 reserved_bot, u32 reserved_top)
 170 {
 171         /* num must be a power of 2 */
 172         if (num != roundup_pow_of_two(num))
 173                 return -EINVAL;
 174
 175         bitmap->last = 0;
 176         bitmap->top  = 0;
 177         bitmap->max  = num - reserved_top;
 178         bitmap->mask = mask;
 179         bitmap->reserved_top = reserved_top;
 180         bitmap->avail = num - reserved_top - reserved_bot;
 181         spin_lock_init(&bitmap->lock);
 182         bitmap->table = kzalloc(BITS_TO_LONGS(bitmap->max) *
 183                                 sizeof (long), GFP_KERNEL);
 184         if (!bitmap->table)
 185                 return -ENOMEM;
 186
 187         bitmap_set(bitmap->table, 0, reserved_bot);
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 void mlx4_bitmap_cleanup(struct mlx4_bitmap *bitmap)
 193 {
 194         kfree(bitmap->table);
 195 }
 196
 197 /*
 198  * Handling for queue buffers -- we allocate a bunch of memory and
 199  * register it in a memory region at HCA virtual address 0.  If the
 200  * requested size is > max_direct, we split the allocation into
 201  * multiple pages, so we don't require too much contiguous memory.
 202  */
 203
 204 int mlx4_buf_alloc(struct mlx4_dev *dev, int size, int max_direct,
 205                    struct mlx4_buf *buf, gfp_t gfp)
 206 {
 207         dma_addr_t t;
 208
 209         if (size <= max_direct) {
 210                 buf->nbufs        = 1;
 211                 buf->npages       = 1;
 212                 buf->page_shift   = get_order(size) + PAGE_SHIFT;
 213                 buf->direct.buf   = dma_alloc_coherent(&dev->pdev->dev,
 214                                                        size, &t, gfp);
 215                 if (!buf->direct.buf)
 216                         return -ENOMEM;
 217
 218                 buf->direct.map = t;
 219
 220                 while (t & ((1 << buf->page_shift) - 1)) {
 221                         --buf->page_shift;
 222                         buf->npages *= 2;
 223                 }
 224
 225                 memset(buf->direct.buf, 0, size);
 226         } else {
 227                 int i;
 228
 229                 buf->direct.buf  = NULL;
 230                 buf->nbufs       = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 231                 buf->npages      = buf->nbufs;
 232                 buf->page_shift  = PAGE_SHIFT;
 233                 buf->page_list   = kcalloc(buf->nbufs, sizeof(*buf->page_list),
 234                                            gfp);
 235                 if (!buf->page_list)
 236                         return -ENOMEM;
 237
 238                 for (i = 0; i < buf->nbufs; ++i) {
 239                         buf->page_list[i].buf =
 240                                 dma_alloc_coherent(&dev->pdev->dev, PAGE_SIZE,
 241                                                    &t, gfp);
 242                         if (!buf->page_list[i].buf)
 243                                 goto err_free;
 244
 245                         buf->page_list[i].map = t;
 246
 247                         memset(buf->page_list[i].buf, 0, PAGE_SIZE);
 248                 }
 249
 250                 if (BITS_PER_LONG == 64) {
 251                         struct page **pages;
 252                         pages = kmalloc(sizeof *pages * buf->nbufs, gfp);
 253                         if (!pages)
 254                                 goto err_free;
 255                         for (i = 0; i < buf->nbufs; ++i)
 256                                 pages[i] = virt_to_page(buf->page_list[i].buf);
 257                         buf->direct.buf = vmap(pages, buf->nbufs, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
 258                         kfree(pages);
 259                         if (!buf->direct.buf)
 260                                 goto err_free;
 261                 }
 262         }
 263
 264         return 0;
 265
 266 err_free:
 267         mlx4_buf_free(dev, size, buf);
 268
 269         return -ENOMEM;
 270 }
 271 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_buf_alloc);
 272
 273 void mlx4_buf_free(struct mlx4_dev *dev, int size, struct mlx4_buf *buf)
 274 {
 275         int i;
 276
 277         if (buf->nbufs == 1)
 278                 dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, size, buf->direct.buf,
 279                                   buf->direct.map);
 280         else {
 281                 if (BITS_PER_LONG == 64 && buf->direct.buf)
 282                         vunmap(buf->direct.buf);
 283
 284                 for (i = 0; i < buf->nbufs; ++i)
 285                         if (buf->page_list[i].buf)
 286                                 dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, PAGE_SIZE,
 287                                                   buf->page_list[i].buf,
 288                                                   buf->page_list[i].map);
 289                 kfree(buf->page_list);
 290         }
 291 }
 292 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_buf_free);
 293
 294 static struct mlx4_db_pgdir *mlx4_alloc_db_pgdir(struct device *dma_device,
 295                                                  gfp_t gfp)
 296 {
 297         struct mlx4_db_pgdir *pgdir;
 298
 299         pgdir = kzalloc(sizeof *pgdir, gfp);
 300         if (!pgdir)
 301                 return NULL;
 302
 303         bitmap_fill(pgdir->order1, MLX4_DB_PER_PAGE / 2);
 304         pgdir->bits[0] = pgdir->order0;
 305         pgdir->bits[1] = pgdir->order1;
 306         pgdir->db_page = dma_alloc_coherent(dma_device, PAGE_SIZE,
 307                                             &pgdir->db_dma, gfp);
 308         if (!pgdir->db_page) {
 309                 kfree(pgdir);
 310                 return NULL;
 311         }
 312
 313         return pgdir;
 314 }
 315
 316 static int mlx4_alloc_db_from_pgdir(struct mlx4_db_pgdir *pgdir,
 317                                     struct mlx4_db *db, int order)
 318 {
 319         int o;
 320         int i;
 321
 322         for (o = order; o <= 1; ++o) {
 323                 i = find_first_bit(pgdir->bits[o], MLX4_DB_PER_PAGE >> o);
 324                 if (i < MLX4_DB_PER_PAGE >> o)
 325                         goto found;
 326         }
 327
 328         return -ENOMEM;
 329
 330 found:
 331         clear_bit(i, pgdir->bits[o]);
 332
 333         i <<= o;
 334
 335         if (o > order)
 336                 set_bit(i ^ 1, pgdir->bits[order]);
 337
 338         db->u.pgdir = pgdir;
 339         db->index   = i;
 340         db->db      = pgdir->db_page + db->index;
 341         db->dma     = pgdir->db_dma  + db->index * 4;
 342         db->order   = order;
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 int mlx4_db_alloc(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_db *db, int order, gfp_t gfp)
 348 {
 349         struct mlx4_priv *priv = mlx4_priv(dev);
 350         struct mlx4_db_pgdir *pgdir;
 351         int ret = 0;
 352
 353         mutex_lock(&priv->pgdir_mutex);
 354
 355         list_for_each_entry(pgdir, &priv->pgdir_list, list)
 356                 if (!mlx4_alloc_db_from_pgdir(pgdir, db, order))
 357                         goto out;
 358
 359         pgdir = mlx4_alloc_db_pgdir(&(dev->pdev->dev), gfp);
 360         if (!pgdir) {
 361                 ret = -ENOMEM;
 362                 goto out;
 363         }
 364
 365         list_add(&pgdir->list, &priv->pgdir_list);
 366
 367         /* This should never fail -- we just allocated an empty page: */
 368         WARN_ON(mlx4_alloc_db_from_pgdir(pgdir, db, order));
 369
 370 out:
 371         mutex_unlock(&priv->pgdir_mutex);
 372
 373         return ret;
 374 }
 375 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_db_alloc);
 376
 377 void mlx4_db_free(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_db *db)
 378 {
 379         struct mlx4_priv *priv = mlx4_priv(dev);
 380         int o;
 381         int i;
 382
 383         mutex_lock(&priv->pgdir_mutex);
 384
 385         o = db->order;
 386         i = db->index;
 387
 388         if (db->order == 0 && test_bit(i ^ 1, db->u.pgdir->order0)) {
 389                 clear_bit(i ^ 1, db->u.pgdir->order0);
 390                 ++o;
 391         }
 392         i >>= o;
 393         set_bit(i, db->u.pgdir->bits[o]);
 394
 395         if (bitmap_full(db->u.pgdir->order1, MLX4_DB_PER_PAGE / 2)) {
 396                 dma_free_coherent(&(dev->pdev->dev), PAGE_SIZE,
 397                                   db->u.pgdir->db_page, db->u.pgdir->db_dma);
 398                 list_del(&db->u.pgdir->list);
 399                 kfree(db->u.pgdir);
 400         }
 401
 402         mutex_unlock(&priv->pgdir_mutex);
 403 }
 404 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_db_free);
 405
 406 int mlx4_alloc_hwq_res(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_hwq_resources *wqres,
 407                        int size, int max_direct)
 408 {
 409         int err;
 410
 411         err = mlx4_db_alloc(dev, &wqres->db, 1, GFP_KERNEL);
 412         if (err)
 413                 return err;
 414
 415         *wqres->db.db = 0;
 416
 417         err = mlx4_buf_alloc(dev, size, max_direct, &wqres->buf, GFP_KERNEL);
 418         if (err)
 419                 goto err_db;
 420
 421         err = mlx4_mtt_init(dev, wqres->buf.npages, wqres->buf.page_shift,
 422                             &wqres->mtt);
 423         if (err)
 424                 goto err_buf;
 425
 426         err = mlx4_buf_write_mtt(dev, &wqres->mtt, &wqres->buf, GFP_KERNEL);
 427         if (err)
 428                 goto err_mtt;
 429
 430         return 0;
 431
 432 err_mtt:
 433         mlx4_mtt_cleanup(dev, &wqres->mtt);
 434 err_buf:
 435         mlx4_buf_free(dev, size, &wqres->buf);
 436 err_db:
 437         mlx4_db_free(dev, &wqres->db);
 438
 439         return err;
 440 }
 441 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_alloc_hwq_res);
 442
 443 void mlx4_free_hwq_res(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_hwq_resources *wqres,
 444                        int size)
 445 {
 446         mlx4_mtt_cleanup(dev, &wqres->mtt);
 447         mlx4_buf_free(dev, size, &wqres->buf);
 448         mlx4_db_free(dev, &wqres->db);
 449 }
 450 EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_free_hwq_res);