Quelle  pool.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
 * Copyright (C) 2020 Google LLC
 */
#include <linux/cma.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/dma-map-ops.h>
#include <linux/dma-direct.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/genalloc.h>
#include <linux/set_memory.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/workqueue.h>

static struct gen_pool *atomic_pool_dma __ro_after_init;
static unsigned long pool_size_dma;
static struct gen_pool *atomic_pool_dma32 __ro_after_init;
static unsigned long pool_size_dma32;
static struct gen_pool *atomic_pool_kernel __ro_after_init;
static unsigned long pool_size_kernel;

/* Size can be defined by the coherent_pool command line */
static size_t atomic_pool_size;

/* Dynamic background expansion when the atomic pool is near capacity */
static struct work_struct atomic_pool_work;

static int __init early_coherent_pool(char *p)
{
 atomic_pool_size = memparse(p, &p);
 return 0;
}
early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);

static void __init dma_atomic_pool_debugfs_init(void)
{
 struct dentry *root;

 root = debugfs_create_dir("dma_pools", NULL);
 debugfs_create_ulong("pool_size_dma", 0400, root, &pool_size_dma);
 debugfs_create_ulong("pool_size_dma32", 0400, root, &pool_size_dma32);
 debugfs_create_ulong("pool_size_kernel", 0400, root, &pool_size_kernel);
}

static void dma_atomic_pool_size_add(gfp_t gfp, size_t size)
{
 if (gfp & __GFP_DMA)
  pool_size_dma += size;
 else if (gfp & __GFP_DMA32)
  pool_size_dma32 += size;
 else
  pool_size_kernel += size;
}

static bool cma_in_zone(gfp_t gfp)
{
 unsigned long size;
 phys_addr_t end;
 struct cma *cma;

 cma = dev_get_cma_area(NULL);
 if (!cma)
  return false;

 size = cma_get_size(cma);
 if (!size)
  return false;

 /* CMA can't cross zone boundaries, see cma_activate_area() */
 end = cma_get_base(cma) + size - 1;
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA) && (gfp & GFP_DMA))
  return end <= zone_dma_limit;
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32) && (gfp & GFP_DMA32))
  return end <= max(DMA_BIT_MASK(32), zone_dma_limit);
 return true;
}

static int atomic_pool_expand(struct gen_pool *pool, size_t pool_size,
         gfp_t gfp)
{
 unsigned int order;
 struct page *page = NULL;
 void *addr;
 int ret = -ENOMEM;

 /* Cannot allocate larger than MAX_PAGE_ORDER */
 order = min(get_order(pool_size), MAX_PAGE_ORDER);

 do {
  pool_size = 1 << (PAGE_SHIFT + order);
  if (cma_in_zone(gfp))
   page = dma_alloc_from_contiguous(NULL, 1 << order,
        order, false);
  if (!page)
   page = alloc_pages(gfp, order);
 } while (!page && order-- > 0);
 if (!page)
  goto out;

 arch_dma_prep_coherent(page, pool_size);

#ifdef CONFIG_DMA_DIRECT_REMAP
 addr = dma_common_contiguous_remap(page, pool_size,
   pgprot_decrypted(pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL)),
   __builtin_return_address(0));
 if (!addr)
  goto free_page;
#else
 addr = page_to_virt(page);
#endif
 /*
 * Memory in the atomic DMA pools must be unencrypted, the pools do not
 * shrink so no re-encryption occurs in dma_direct_free().
 */
 ret = set_memory_decrypted((unsigned long)page_to_virt(page),
       1 << order);
 if (ret)
  goto remove_mapping;
 ret = gen_pool_add_virt(pool, (unsigned long)addr, page_to_phys(page),
    pool_size, NUMA_NO_NODE);
 if (ret)
  goto encrypt_mapping;

 dma_atomic_pool_size_add(gfp, pool_size);
 return 0;

encrypt_mapping:
 ret = set_memory_encrypted((unsigned long)page_to_virt(page),
       1 << order);
 if (WARN_ON_ONCE(ret)) {
  /* Decrypt succeeded but encrypt failed, purposely leak */
  goto out;
 }
remove_mapping:
#ifdef CONFIG_DMA_DIRECT_REMAP
 dma_common_free_remap(addr, pool_size);
free_page:
 __free_pages(page, order);
#endif
out:
 return ret;
}

static void atomic_pool_resize(struct gen_pool *pool, gfp_t gfp)
{
 if (pool && gen_pool_avail(pool) < atomic_pool_size)
  atomic_pool_expand(pool, gen_pool_size(pool), gfp);
}

static void atomic_pool_work_fn(struct work_struct *work)
{
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
  atomic_pool_resize(atomic_pool_dma,
       GFP_KERNEL | GFP_DMA);
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32))
  atomic_pool_resize(atomic_pool_dma32,
       GFP_KERNEL | GFP_DMA32);
 atomic_pool_resize(atomic_pool_kernel, GFP_KERNEL);
}

static __init struct gen_pool *__dma_atomic_pool_init(size_t pool_size,
            gfp_t gfp)
{
 struct gen_pool *pool;
 int ret;

 pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, NUMA_NO_NODE);
 if (!pool)
  return NULL;

 gen_pool_set_algo(pool, gen_pool_first_fit_order_align, NULL);

 ret = atomic_pool_expand(pool, pool_size, gfp);
 if (ret) {
  gen_pool_destroy(pool);
  pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB %pGg pool for atomic allocation\n",
         pool_size >> 10, &gfp);
  return NULL;
 }

 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB %pGg pool for atomic allocations\n",
  gen_pool_size(pool) >> 10, &gfp);
 return pool;
}

static int __init dma_atomic_pool_init(void)
{
 int ret = 0;

 /*
 * If coherent_pool was not used on the command line, default the pool
 * sizes to 128KB per 1GB of memory, min 128KB, max MAX_PAGE_ORDER.
 */
 if (!atomic_pool_size) {
  unsigned long pages = totalram_pages() / (SZ_1G / SZ_128K);
  pages = min_t(unsigned long, pages, MAX_ORDER_NR_PAGES);
  atomic_pool_size = max_t(size_t, pages << PAGE_SHIFT, SZ_128K);
 }
 INIT_WORK(&atomic_pool_work, atomic_pool_work_fn);

 atomic_pool_kernel = __dma_atomic_pool_init(atomic_pool_size,
          GFP_KERNEL);
 if (!atomic_pool_kernel)
  ret = -ENOMEM;
 if (has_managed_dma()) {
  atomic_pool_dma = __dma_atomic_pool_init(atomic_pool_size,
      GFP_KERNEL | GFP_DMA);
  if (!atomic_pool_dma)
   ret = -ENOMEM;
 }
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32)) {
  atomic_pool_dma32 = __dma_atomic_pool_init(atomic_pool_size,
      GFP_KERNEL | GFP_DMA32);
  if (!atomic_pool_dma32)
   ret = -ENOMEM;
 }

 dma_atomic_pool_debugfs_init();
 return ret;
}
postcore_initcall(dma_atomic_pool_init);

static inline struct gen_pool *dma_guess_pool(struct gen_pool *prev, gfp_t gfp)
{
 if (prev == NULL) {
  if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA32) && (gfp & GFP_DMA32))
   return atomic_pool_dma32;
  if (atomic_pool_dma && (gfp & GFP_DMA))
   return atomic_pool_dma;
  return atomic_pool_kernel;
 }
 if (prev == atomic_pool_kernel)
  return atomic_pool_dma32 ? atomic_pool_dma32 : atomic_pool_dma;
 if (prev == atomic_pool_dma32)
  return atomic_pool_dma;
 return NULL;
}

static struct page *__dma_alloc_from_pool(struct device *dev, size_t size,
  struct gen_pool *pool, void **cpu_addr,
  bool (*phys_addr_ok)(struct device *, phys_addr_t, size_t))
{
 unsigned long addr;
 phys_addr_t phys;

 addr = gen_pool_alloc(pool, size);
 if (!addr)
  return NULL;

 phys = gen_pool_virt_to_phys(pool, addr);
 if (phys_addr_ok && !phys_addr_ok(dev, phys, size)) {
  gen_pool_free(pool, addr, size);
  return NULL;
 }

 if (gen_pool_avail(pool) < atomic_pool_size)
  schedule_work(&atomic_pool_work);

 *cpu_addr = (void *)addr;
 memset(*cpu_addr, 0, size);
 return pfn_to_page(__phys_to_pfn(phys));
}

struct page *dma_alloc_from_pool(struct device *dev, size_t size,
  void **cpu_addr, gfp_t gfp,
  bool (*phys_addr_ok)(struct device *, phys_addr_t, size_t))
{
 struct gen_pool *pool = NULL;
 struct page *page;

 while ((pool = dma_guess_pool(pool, gfp))) {
  page = __dma_alloc_from_pool(dev, size, pool, cpu_addr,
          phys_addr_ok);
  if (page)
   return page;
 }

 WARN(1, "Failed to get suitable pool for %s\n", dev_name(dev));
 return NULL;
}

bool dma_free_from_pool(struct device *dev, void *start, size_t size)
{
 struct gen_pool *pool = NULL;

 while ((pool = dma_guess_pool(pool, 0))) {
  if (!gen_pool_has_addr(pool, (unsigned long)start, size))
   continue;
  gen_pool_free(pool, (unsigned long)start, size);
  return true;
 }

 return false;
}