Quelle  coherent.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Coherent per-device memory handling.
 * Borrowed from i386
 */
#include <linux/io.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/dma-direct.h>
#include <linux/dma-map-ops.h>

struct dma_coherent_mem {
 void  *virt_base;
 dma_addr_t device_base;
 unsigned long pfn_base;
 int  size;
 unsigned long *bitmap;
 spinlock_t spinlock;
 bool  use_dev_dma_pfn_offset;
};

static inline struct dma_coherent_mem *dev_get_coherent_memory(struct device *dev)
{
 if (dev && dev->dma_mem)
  return dev->dma_mem;
 return NULL;
}

static inline dma_addr_t dma_get_device_base(struct device *dev,
          struct dma_coherent_mem * mem)
{
 if (mem->use_dev_dma_pfn_offset)
  return phys_to_dma(dev, PFN_PHYS(mem->pfn_base));
 return mem->device_base;
}

static struct dma_coherent_mem *dma_init_coherent_memory(phys_addr_t phys_addr,
  dma_addr_t device_addr, size_t size, bool use_dma_pfn_offset)
{
 struct dma_coherent_mem *dma_mem;
 int pages = size >> PAGE_SHIFT;
 void *mem_base;

 if (!size)
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 mem_base = memremap(phys_addr, size, MEMREMAP_WC);
 if (!mem_base)
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 dma_mem = kzalloc(sizeof(struct dma_coherent_mem), GFP_KERNEL);
 if (!dma_mem)
  goto out_unmap_membase;
 dma_mem->bitmap = bitmap_zalloc(pages, GFP_KERNEL);
 if (!dma_mem->bitmap)
  goto out_free_dma_mem;

 dma_mem->virt_base = mem_base;
 dma_mem->device_base = device_addr;
 dma_mem->pfn_base = PFN_DOWN(phys_addr);
 dma_mem->size = pages;
 dma_mem->use_dev_dma_pfn_offset = use_dma_pfn_offset;
 spin_lock_init(&dma_mem->spinlock);

 return dma_mem;

out_free_dma_mem:
 kfree(dma_mem);
out_unmap_membase:
 memunmap(mem_base);
 pr_err("Reserved memory: failed to init DMA memory pool at %pa, size %zd MiB\n",
  &phys_addr, size / SZ_1M);
 return ERR_PTR(-ENOMEM);
}

static void _dma_release_coherent_memory(struct dma_coherent_mem *mem)
{
 if (!mem)
  return;

 memunmap(mem->virt_base);
 bitmap_free(mem->bitmap);
 kfree(mem);
}

static int dma_assign_coherent_memory(struct device *dev,
          struct dma_coherent_mem *mem)
{
 if (!dev)
  return -ENODEV;

 if (dev->dma_mem)
  return -EBUSY;

 dev->dma_mem = mem;
 return 0;
}

/*
 * Declare a region of memory to be handed out by dma_alloc_coherent() when it
 * is asked for coherent memory for this device.  This shall only be used
 * from platform code, usually based on the device tree description.
 *
 * phys_addr is the CPU physical address to which the memory is currently
 * assigned (this will be ioremapped so the CPU can access the region).
 *
 * device_addr is the DMA address the device needs to be programmed with to
 * actually address this memory (this will be handed out as the dma_addr_t in
 * dma_alloc_coherent()).
 *
 * size is the size of the area (must be a multiple of PAGE_SIZE).
 *
 * As a simplification for the platforms, only *one* such region of memory may
 * be declared per device.
 */
int dma_declare_coherent_memory(struct device *dev, phys_addr_t phys_addr,
    dma_addr_t device_addr, size_t size)
{
 struct dma_coherent_mem *mem;
 int ret;

 mem = dma_init_coherent_memory(phys_addr, device_addr, size, false);
 if (IS_ERR(mem))
  return PTR_ERR(mem);

 ret = dma_assign_coherent_memory(dev, mem);
 if (ret)
  _dma_release_coherent_memory(mem);
 return ret;
}

void dma_release_coherent_memory(struct device *dev)
{
 if (dev) {
  _dma_release_coherent_memory(dev->dma_mem);
  dev->dma_mem = NULL;
 }
}

static void *__dma_alloc_from_coherent(struct device *dev,
           struct dma_coherent_mem *mem,
           ssize_t size, dma_addr_t *dma_handle)
{
 int order = get_order(size);
 unsigned long flags;
 int pageno;
 void *ret;

 spin_lock_irqsave(&mem->spinlock, flags);

 if (unlikely(size > ((dma_addr_t)mem->size << PAGE_SHIFT)))
  goto err;

 pageno = bitmap_find_free_region(mem->bitmap, mem->size, order);
 if (unlikely(pageno < 0))
  goto err;

 /*
 * Memory was found in the coherent area.
 */
 *dma_handle = dma_get_device_base(dev, mem) +
   ((dma_addr_t)pageno << PAGE_SHIFT);
 ret = mem->virt_base + ((dma_addr_t)pageno << PAGE_SHIFT);
 spin_unlock_irqrestore(&mem->spinlock, flags);
 memset(ret, 0, size);
 return ret;
err:
 spin_unlock_irqrestore(&mem->spinlock, flags);
 return NULL;
}

/**
 * dma_alloc_from_dev_coherent() - allocate memory from device coherent pool
 * @dev: device from which we allocate memory
 * @size: size of requested memory area
 * @dma_handle: This will be filled with the correct dma handle
 * @ret: This pointer will be filled with the virtual address
 * to allocated area.
 *
 * This function should be only called from per-arch dma_alloc_coherent()
 * to support allocation from per-device coherent memory pools.
 *
 * Returns 0 if dma_alloc_coherent should continue with allocating from
 * generic memory areas, or !0 if dma_alloc_coherent should return @ret.
 */
int dma_alloc_from_dev_coherent(struct device *dev, ssize_t size,
  dma_addr_t *dma_handle, void **ret)
{
 struct dma_coherent_mem *mem = dev_get_coherent_memory(dev);

 if (!mem)
  return 0;

 *ret = __dma_alloc_from_coherent(dev, mem, size, dma_handle);
 return 1;
}

static int __dma_release_from_coherent(struct dma_coherent_mem *mem,
           int order, void *vaddr)
{
 if (mem && vaddr >= mem->virt_base && vaddr <
     (mem->virt_base + ((dma_addr_t)mem->size << PAGE_SHIFT))) {
  int page = (vaddr - mem->virt_base) >> PAGE_SHIFT;
  unsigned long flags;

  spin_lock_irqsave(&mem->spinlock, flags);
  bitmap_release_region(mem->bitmap, page, order);
  spin_unlock_irqrestore(&mem->spinlock, flags);
  return 1;
 }
 return 0;
}

/**
 * dma_release_from_dev_coherent() - free memory to device coherent memory pool
 * @dev: device from which the memory was allocated
 * @order: the order of pages allocated
 * @vaddr: virtual address of allocated pages
 *
 * This checks whether the memory was allocated from the per-device
 * coherent memory pool and if so, releases that memory.
 *
 * Returns 1 if we correctly released the memory, or 0 if the caller should
 * proceed with releasing memory from generic pools.
 */
int dma_release_from_dev_coherent(struct device *dev, int order, void *vaddr)
{
 struct dma_coherent_mem *mem = dev_get_coherent_memory(dev);

 return __dma_release_from_coherent(mem, order, vaddr);
}

static int __dma_mmap_from_coherent(struct dma_coherent_mem *mem,
  struct vm_area_struct *vma, void *vaddr, size_t size, int *ret)
{
 if (mem && vaddr >= mem->virt_base && vaddr + size <=
     (mem->virt_base + ((dma_addr_t)mem->size << PAGE_SHIFT))) {
  unsigned long off = vma->vm_pgoff;
  int start = (vaddr - mem->virt_base) >> PAGE_SHIFT;
  unsigned long user_count = vma_pages(vma);
  int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;

  *ret = -ENXIO;
  if (off < count && user_count <= count - off) {
   unsigned long pfn = mem->pfn_base + start + off;
   *ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn,
            user_count << PAGE_SHIFT,
            vma->vm_page_prot);
  }
  return 1;
 }
 return 0;
}

/**
 * dma_mmap_from_dev_coherent() - mmap memory from the device coherent pool
 * @dev: device from which the memory was allocated
 * @vma: vm_area for the userspace memory
 * @vaddr: cpu address returned by dma_alloc_from_dev_coherent
 * @size: size of the memory buffer allocated
 * @ret: result from remap_pfn_range()
 *
 * This checks whether the memory was allocated from the per-device
 * coherent memory pool and if so, maps that memory to the provided vma.
 *
 * Returns 1 if @vaddr belongs to the device coherent pool and the caller
 * should return @ret, or 0 if they should proceed with mapping memory from
 * generic areas.
 */
int dma_mmap_from_dev_coherent(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
      void *vaddr, size_t size, int *ret)
{
 struct dma_coherent_mem *mem = dev_get_coherent_memory(dev);

 return __dma_mmap_from_coherent(mem, vma, vaddr, size, ret);
}

#ifdef CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL
static struct dma_coherent_mem *dma_coherent_default_memory __ro_after_init;

void *dma_alloc_from_global_coherent(struct device *dev, ssize_t size,
         dma_addr_t *dma_handle)
{
 if (!dma_coherent_default_memory)
  return NULL;

 return __dma_alloc_from_coherent(dev, dma_coherent_default_memory, size,
      dma_handle);
}

int dma_release_from_global_coherent(int order, void *vaddr)
{
 if (!dma_coherent_default_memory)
  return 0;

 return __dma_release_from_coherent(dma_coherent_default_memory, order,
   vaddr);
}

int dma_mmap_from_global_coherent(struct vm_area_struct *vma, void *vaddr,
       size_t size, int *ret)
{
 if (!dma_coherent_default_memory)
  return 0;

 return __dma_mmap_from_coherent(dma_coherent_default_memory, vma,
     vaddr, size, ret);
}

int dma_init_global_coherent(phys_addr_t phys_addr, size_t size)
{
 struct dma_coherent_mem *mem;

 mem = dma_init_coherent_memory(phys_addr, phys_addr, size, true);
 if (IS_ERR(mem))
  return PTR_ERR(mem);
 dma_coherent_default_memory = mem;
 pr_info("DMA: default coherent area is set\n");
 return 0;
}
#endif /* CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL */

/*
 * Support for reserved memory regions defined in device tree
 */
#ifdef CONFIG_OF_RESERVED_MEM
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_fdt.h>
#include <linux/of_reserved_mem.h>

#ifdef CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL
static phys_addr_t dma_reserved_default_memory_base __initdata;
static phys_addr_t dma_reserved_default_memory_size __initdata;
#endif

static int rmem_dma_device_init(struct reserved_mem *rmem, struct device *dev)
{
 struct dma_coherent_mem *mem = rmem->priv;

 if (!mem) {
  mem = dma_init_coherent_memory(rmem->base, rmem->base,
            rmem->size, true);
  if (IS_ERR(mem))
   return PTR_ERR(mem);
  rmem->priv = mem;
 }

 /* Warn if the device potentially can't use the reserved memory */
 if (mem->device_base + rmem->size - 1 >
     min_not_zero(dev->coherent_dma_mask, dev->bus_dma_limit))
  dev_warn(dev, "reserved memory is beyond device's set DMA address range\n");

 dma_assign_coherent_memory(dev, mem);
 return 0;
}

static void rmem_dma_device_release(struct reserved_mem *rmem,
        struct device *dev)
{
 if (dev)
  dev->dma_mem = NULL;
}

static const struct reserved_mem_ops rmem_dma_ops = {
 .device_init = rmem_dma_device_init,
 .device_release = rmem_dma_device_release,
};

static int __init rmem_dma_setup(struct reserved_mem *rmem)
{
 unsigned long node = rmem->fdt_node;

 if (of_get_flat_dt_prop(node, "reusable", NULL))
  return -EINVAL;

#ifdef CONFIG_ARM
 if (!of_get_flat_dt_prop(node, "no-map", NULL)) {
  pr_err("Reserved memory: regions without no-map are not yet supported\n");
  return -EINVAL;
 }
#endif

#ifdef CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL
 if (of_get_flat_dt_prop(node, "linux,dma-default", NULL)) {
  WARN(dma_reserved_default_memory_size,
       "Reserved memory: region for default DMA coherent area is redefined\n");
  dma_reserved_default_memory_base = rmem->base;
  dma_reserved_default_memory_size = rmem->size;
 }
#endif

 rmem->ops = &rmem_dma_ops;
 pr_info("Reserved memory: created DMA memory pool at %pa, size %ld MiB\n",
  &rmem->base, (unsigned long)rmem->size / SZ_1M);
 return 0;
}

#ifdef CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL
static int __init dma_init_reserved_memory(void)
{
 if (!dma_reserved_default_memory_size)
  return -ENOMEM;
 return dma_init_global_coherent(dma_reserved_default_memory_base,
     dma_reserved_default_memory_size);
}
core_initcall(dma_init_reserved_memory);
#endif /* CONFIG_DMA_GLOBAL_POOL */

RESERVEDMEM_OF_DECLARE(dma, "shared-dma-pool", rmem_dma_setup);
#endif