drivers/base/dma-buf.c

   1 /*
   2  * Framework for buffer objects that can be shared across devices/subsystems.
   3  *
   4  * Copyright(C) 2011 Linaro Limited. All rights reserved.
   5  * Author: Sumit Semwal <sumit.semwal@ti.com>
   6  *
   7  * Many thanks to linaro-mm-sig list, and specially
   8  * Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>, Rob Clark <rob@ti.com> and
   9  * Daniel Vetter <daniel@ffwll.ch> for their support in creation and
  10  * refining of this idea.
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  13  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
  14  * the Free Software Foundation.
  15  *
  16  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  19  * more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  22  * this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23  */
  24
  25 #include <linux/fs.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/dma-buf.h>
  28 #include <linux/anon_inodes.h>
  29 #include <linux/export.h>
  30
  31 static inline int is_dma_buf_file(struct file *);
  32
  33 static int dma_buf_release(struct inode *inode, struct file *file)
  34 {
  35         struct dma_buf *dmabuf;
  36
  37         if (!is_dma_buf_file(file))
  38                 return -EINVAL;
  39
  40         dmabuf = file->private_data;
  41
  42         dmabuf->ops->release(dmabuf);
  43         kfree(dmabuf);
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 static int dma_buf_mmap_internal(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
  48 {
  49         struct dma_buf *dmabuf;
  50
  51         if (!is_dma_buf_file(file))
  52                 return -EINVAL;
  53
  54         dmabuf = file->private_data;
  55
  56         /* check for overflowing the buffer's size */
  57         if (vma->vm_pgoff + ((vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) >
  58             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
  59                 return -EINVAL;
  60
  61         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
  62 }
  63
  64 static const struct file_operations dma_buf_fops = {
  65         .release        = dma_buf_release,
  66         .mmap           = dma_buf_mmap_internal,
  67 };
  68
  69 /*
  70  * is_dma_buf_file - Check if struct file* is associated with dma_buf
  71  */
  72 static inline int is_dma_buf_file(struct file *file)
  73 {
  74         return file->f_op == &dma_buf_fops;
  75 }
  76
  77 /**
  78  * dma_buf_export - Creates a new dma_buf, and associates an anon file
  79  * with this buffer, so it can be exported.
  80  * Also connect the allocator specific data and ops to the buffer.
  81  *
  82  * @priv:       [in]    Attach private data of allocator to this buffer
  83  * @ops:        [in]    Attach allocator-defined dma buf ops to the new buffer.
  84  * @size:       [in]    Size of the buffer
  85  * @flags:      [in]    mode flags for the file.
  86  *
  87  * Returns, on success, a newly created dma_buf object, which wraps the
  88  * supplied private data and operations for dma_buf_ops. On either missing
  89  * ops, or error in allocating struct dma_buf, will return negative error.
  90  *
  91  */
  92 struct dma_buf *dma_buf_export(void *priv, const struct dma_buf_ops *ops,
  93                                 size_t size, int flags)
  94 {
  95         struct dma_buf *dmabuf;
  96         struct file *file;
  97
  98         if (WARN_ON(!priv || !ops
  99                           || !ops->map_dma_buf
 100                           || !ops->unmap_dma_buf
 101                           || !ops->release
 102                           || !ops->kmap_atomic
 103                           || !ops->kmap
 104                           || !ops->mmap)) {
 105                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 106         }
 107
 108         dmabuf = kzalloc(sizeof(struct dma_buf), GFP_KERNEL);
 109         if (dmabuf == NULL)
 110                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 111
 112         dmabuf->priv = priv;
 113         dmabuf->ops = ops;
 114         dmabuf->size = size;
 115
 116         file = anon_inode_getfile("dmabuf", &dma_buf_fops, dmabuf, flags);
 117
 118         dmabuf->file = file;
 119
 120         mutex_init(&dmabuf->lock);
 121         INIT_LIST_HEAD(&dmabuf->attachments);
 122
 123         return dmabuf;
 124 }
 125 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_export);
 126
 127
 128 /**
 129  * dma_buf_fd - returns a file descriptor for the given dma_buf
 130  * @dmabuf:     [in]    pointer to dma_buf for which fd is required.
 131  * @flags:      [in]    flags to give to fd
 132  *
 133  * On success, returns an associated 'fd'. Else, returns error.
 134  */
 135 int dma_buf_fd(struct dma_buf *dmabuf, int flags)
 136 {
 137         int error, fd;
 138
 139         if (!dmabuf || !dmabuf->file)
 140                 return -EINVAL;
 141
 142         error = get_unused_fd_flags(flags);
 143         if (error < 0)
 144                 return error;
 145         fd = error;
 146
 147         fd_install(fd, dmabuf->file);
 148
 149         return fd;
 150 }
 151 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_fd);
 152
 153 /**
 154  * dma_buf_get - returns the dma_buf structure related to an fd
 155  * @fd: [in]    fd associated with the dma_buf to be returned
 156  *
 157  * On success, returns the dma_buf structure associated with an fd; uses
 158  * file's refcounting done by fget to increase refcount. returns ERR_PTR
 159  * otherwise.
 160  */
 161 struct dma_buf *dma_buf_get(int fd)
 162 {
 163         struct file *file;
 164
 165         file = fget(fd);
 166
 167         if (!file)
 168                 return ERR_PTR(-EBADF);
 169
 170         if (!is_dma_buf_file(file)) {
 171                 fput(file);
 172                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 173         }
 174
 175         return file->private_data;
 176 }
 177 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_get);
 178
 179 /**
 180  * dma_buf_put - decreases refcount of the buffer
 181  * @dmabuf:     [in]    buffer to reduce refcount of
 182  *
 183  * Uses file's refcounting done implicitly by fput()
 184  */
 185 void dma_buf_put(struct dma_buf *dmabuf)
 186 {
 187         if (WARN_ON(!dmabuf || !dmabuf->file))
 188                 return;
 189
 190         fput(dmabuf->file);
 191 }
 192 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_put);
 193
 194 /**
 195  * dma_buf_attach - Add the device to dma_buf's attachments list; optionally,
 196  * calls attach() of dma_buf_ops to allow device-specific attach functionality
 197  * @dmabuf:     [in]    buffer to attach device to.
 198  * @dev:        [in]    device to be attached.
 199  *
 200  * Returns struct dma_buf_attachment * for this attachment; may return negative
 201  * error codes.
 202  *
 203  */
 204 struct dma_buf_attachment *dma_buf_attach(struct dma_buf *dmabuf,
 205                                           struct device *dev)
 206 {
 207         struct dma_buf_attachment *attach;
 208         int ret;
 209
 210         if (WARN_ON(!dmabuf || !dev))
 211                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 212
 213         attach = kzalloc(sizeof(struct dma_buf_attachment), GFP_KERNEL);
 214         if (attach == NULL)
 215                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 216
 217         attach->dev = dev;
 218         attach->dmabuf = dmabuf;
 219
 220         mutex_lock(&dmabuf->lock);
 221
 222         if (dmabuf->ops->attach) {
 223                 ret = dmabuf->ops->attach(dmabuf, dev, attach);
 224                 if (ret)
 225                         goto err_attach;
 226         }
 227         list_add(&attach->node, &dmabuf->attachments);
 228
 229         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
 230         return attach;
 231
 232 err_attach:
 233         kfree(attach);
 234         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
 235         return ERR_PTR(ret);
 236 }
 237 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_attach);
 238
 239 /**
 240  * dma_buf_detach - Remove the given attachment from dmabuf's attachments list;
 241  * optionally calls detach() of dma_buf_ops for device-specific detach
 242  * @dmabuf:     [in]    buffer to detach from.
 243  * @attach:     [in]    attachment to be detached; is free'd after this call.
 244  *
 245  */
 246 void dma_buf_detach(struct dma_buf *dmabuf, struct dma_buf_attachment *attach)
 247 {
 248         if (WARN_ON(!dmabuf || !attach))
 249                 return;
 250
 251         mutex_lock(&dmabuf->lock);
 252         list_del(&attach->node);
 253         if (dmabuf->ops->detach)
 254                 dmabuf->ops->detach(dmabuf, attach);
 255
 256         mutex_unlock(&dmabuf->lock);
 257         kfree(attach);
 258 }
 259 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_detach);
 260
 261 /**
 262  * dma_buf_map_attachment - Returns the scatterlist table of the attachment;
 263  * mapped into _device_ address space. Is a wrapper for map_dma_buf() of the
 264  * dma_buf_ops.
 265  * @attach:     [in]    attachment whose scatterlist is to be returned
 266  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
 267  *
 268  * Returns sg_table containing the scatterlist to be returned; may return NULL
 269  * or ERR_PTR.
 270  *
 271  */
 272 struct sg_table *dma_buf_map_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
 273                                         enum dma_data_direction direction)
 274 {
 275         struct sg_table *sg_table = ERR_PTR(-EINVAL);
 276
 277         might_sleep();
 278
 279         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf))
 280                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 281
 282         sg_table = attach->dmabuf->ops->map_dma_buf(attach, direction);
 283
 284         return sg_table;
 285 }
 286 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_map_attachment);
 287
 288 /**
 289  * dma_buf_unmap_attachment - unmaps and decreases usecount of the buffer;might
 290  * deallocate the scatterlist associated. Is a wrapper for unmap_dma_buf() of
 291  * dma_buf_ops.
 292  * @attach:     [in]    attachment to unmap buffer from
 293  * @sg_table:   [in]    scatterlist info of the buffer to unmap
 294  * @direction:  [in]    direction of DMA transfer
 295  *
 296  */
 297 void dma_buf_unmap_attachment(struct dma_buf_attachment *attach,
 298                                 struct sg_table *sg_table,
 299                                 enum dma_data_direction direction)
 300 {
 301         if (WARN_ON(!attach || !attach->dmabuf || !sg_table))
 302                 return;
 303
 304         attach->dmabuf->ops->unmap_dma_buf(attach, sg_table,
 305                                                 direction);
 306 }
 307 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_unmap_attachment);
 308
 309
 310 /**
 311  * dma_buf_begin_cpu_access - Must be called before accessing a dma_buf from the
 312  * cpu in the kernel context. Calls begin_cpu_access to allow exporter-specific
 313  * preparations. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
 314  * specified access direction.
 315  * @dma_buf:    [in]    buffer to prepare cpu access for.
 316  * @start:      [in]    start of range for cpu access.
 317  * @len:        [in]    length of range for cpu access.
 318  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
 319  *
 320  * Can return negative error values, returns 0 on success.
 321  */
 322 int dma_buf_begin_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf, size_t start, size_t len,
 323                              enum dma_data_direction direction)
 324 {
 325         int ret = 0;
 326
 327         if (WARN_ON(!dmabuf))
 328                 return -EINVAL;
 329
 330         if (dmabuf->ops->begin_cpu_access)
 331                 ret = dmabuf->ops->begin_cpu_access(dmabuf, start, len, direction);
 332
 333         return ret;
 334 }
 335 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_begin_cpu_access);
 336
 337 /**
 338  * dma_buf_end_cpu_access - Must be called after accessing a dma_buf from the
 339  * cpu in the kernel context. Calls end_cpu_access to allow exporter-specific
 340  * actions. Coherency is only guaranteed in the specified range for the
 341  * specified access direction.
 342  * @dma_buf:    [in]    buffer to complete cpu access for.
 343  * @start:      [in]    start of range for cpu access.
 344  * @len:        [in]    length of range for cpu access.
 345  * @direction:  [in]    length of range for cpu access.
 346  *
 347  * This call must always succeed.
 348  */
 349 void dma_buf_end_cpu_access(struct dma_buf *dmabuf, size_t start, size_t len,
 350                             enum dma_data_direction direction)
 351 {
 352         WARN_ON(!dmabuf);
 353
 354         if (dmabuf->ops->end_cpu_access)
 355                 dmabuf->ops->end_cpu_access(dmabuf, start, len, direction);
 356 }
 357 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_end_cpu_access);
 358
 359 /**
 360  * dma_buf_kmap_atomic - Map a page of the buffer object into kernel address
 361  * space. The same restrictions as for kmap_atomic and friends apply.
 362  * @dma_buf:    [in]    buffer to map page from.
 363  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
 364  *
 365  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
 366  * need to be done in begin_cpu_access.
 367  */
 368 void *dma_buf_kmap_atomic(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
 369 {
 370         WARN_ON(!dmabuf);
 371
 372         return dmabuf->ops->kmap_atomic(dmabuf, page_num);
 373 }
 374 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap_atomic);
 375
 376 /**
 377  * dma_buf_kunmap_atomic - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap_atomic.
 378  * @dma_buf:    [in]    buffer to unmap page from.
 379  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
 380  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap_atomic.
 381  *
 382  * This call must always succeed.
 383  */
 384 void dma_buf_kunmap_atomic(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
 385                            void *vaddr)
 386 {
 387         WARN_ON(!dmabuf);
 388
 389         if (dmabuf->ops->kunmap_atomic)
 390                 dmabuf->ops->kunmap_atomic(dmabuf, page_num, vaddr);
 391 }
 392 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap_atomic);
 393
 394 /**
 395  * dma_buf_kmap - Map a page of the buffer object into kernel address space. The
 396  * same restrictions as for kmap and friends apply.
 397  * @dma_buf:    [in]    buffer to map page from.
 398  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to map.
 399  *
 400  * This call must always succeed, any necessary preparations that might fail
 401  * need to be done in begin_cpu_access.
 402  */
 403 void *dma_buf_kmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num)
 404 {
 405         WARN_ON(!dmabuf);
 406
 407         return dmabuf->ops->kmap(dmabuf, page_num);
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kmap);
 410
 411 /**
 412  * dma_buf_kunmap - Unmap a page obtained by dma_buf_kmap.
 413  * @dma_buf:    [in]    buffer to unmap page from.
 414  * @page_num:   [in]    page in PAGE_SIZE units to unmap.
 415  * @vaddr:      [in]    kernel space pointer obtained from dma_buf_kmap.
 416  *
 417  * This call must always succeed.
 418  */
 419 void dma_buf_kunmap(struct dma_buf *dmabuf, unsigned long page_num,
 420                     void *vaddr)
 421 {
 422         WARN_ON(!dmabuf);
 423
 424         if (dmabuf->ops->kunmap)
 425                 dmabuf->ops->kunmap(dmabuf, page_num, vaddr);
 426 }
 427 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_kunmap);
 428
 429
 430 /**
 431  * dma_buf_mmap - Setup up a userspace mmap with the given vma
 432  * @dmabuf:     [in]    buffer that should back the vma
 433  * @vma:        [in]    vma for the mmap
 434  * @pgoff:      [in]    offset in pages where this mmap should start within the
 435  *                      dma-buf buffer.
 436  *
 437  * This function adjusts the passed in vma so that it points at the file of the
 438  * dma_buf operation. It alsog adjusts the starting pgoff and does bounds
 439  * checking on the size of the vma. Then it calls the exporters mmap function to
 440  * set up the mapping.
 441  *
 442  * Can return negative error values, returns 0 on success.
 443  */
 444 int dma_buf_mmap(struct dma_buf *dmabuf, struct vm_area_struct *vma,
 445                  unsigned long pgoff)
 446 {
 447         if (WARN_ON(!dmabuf || !vma))
 448                 return -EINVAL;
 449
 450         /* check for offset overflow */
 451         if (pgoff + ((vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) < pgoff)
 452                 return -EOVERFLOW;
 453
 454         /* check for overflowing the buffer's size */
 455         if (pgoff + ((vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) >
 456             dmabuf->size >> PAGE_SHIFT)
 457                 return -EINVAL;
 458
 459         /* readjust the vma */
 460         if (vma->vm_file)
 461                 fput(vma->vm_file);
 462
 463         vma->vm_file = dmabuf->file;
 464         get_file(vma->vm_file);
 465
 466         vma->vm_pgoff = pgoff;
 467
 468         return dmabuf->ops->mmap(dmabuf, vma);
 469 }
 470 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_mmap);
 471
 472 /**
 473  * dma_buf_vmap - Create virtual mapping for the buffer object into kernel
 474  * address space. Same restrictions as for vmap and friends apply.
 475  * @dmabuf:     [in]    buffer to vmap
 476  *
 477  * This call may fail due to lack of virtual mapping address space.
 478  * These calls are optional in drivers. The intended use for them
 479  * is for mapping objects linear in kernel space for high use objects.
 480  * Please attempt to use kmap/kunmap before thinking about these interfaces.
 481  */
 482 void *dma_buf_vmap(struct dma_buf *dmabuf)
 483 {
 484         if (WARN_ON(!dmabuf))
 485                 return NULL;
 486
 487         if (dmabuf->ops->vmap)
 488                 return dmabuf->ops->vmap(dmabuf);
 489         return NULL;
 490 }
 491 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vmap);
 492
 493 /**
 494  * dma_buf_vunmap - Unmap a vmap obtained by dma_buf_vmap.
 495  * @dmabuf:     [in]    buffer to vunmap
 496  */
 497 void dma_buf_vunmap(struct dma_buf *dmabuf, void *vaddr)
 498 {
 499         if (WARN_ON(!dmabuf))
 500                 return;
 501
 502         if (dmabuf->ops->vunmap)
 503                 dmabuf->ops->vunmap(dmabuf, vaddr);
 504 }
 505 EXPORT_SYMBOL_GPL(dma_buf_vunmap);