Quelle  mthca_memfree.c   Sprache: C

/*
 * Copyright (c) 2004, 2005 Topspin Communications.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2005 Cisco Systems.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2005 Mellanox Technologies. All rights reserved.
 *
 * This software is available to you under a choice of one of two
 * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
 * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
 * COPYING in the main directory of this source tree, or the
 * OpenIB.org BSD license below:
 *
 *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
 *     without modification, are permitted provided that the following
 *     conditions are met:
 *
 *      - Redistributions of source code must retain the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer.
 *
 *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer in the documentation and/or other materials
 *        provided with the distribution.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
 * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
 * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
 * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
 * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
 * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
 * SOFTWARE.
 */

#include <linux/mm.h>
#include <linux/scatterlist.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>

#include <asm/page.h>

#include "mthca_memfree.h"
#include "mthca_dev.h"
#include "mthca_cmd.h"

/*
 * We allocate in as big chunks as we can, up to a maximum of 256 KB
 * per chunk.
 */
enum {
 MTHCA_ICM_ALLOC_SIZE   = 1 << 18,
 MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE = 1 << 18
};

struct mthca_user_db_table {
 struct mutex mutex;
 struct {
  u64                uvirt;
  struct scatterlist mem;
  int                refcount;
 } page[];
};

static void mthca_free_icm_pages(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_chunk *chunk)
{
 int i;

 if (chunk->nsg > 0)
  dma_unmap_sg(&dev->pdev->dev, chunk->mem, chunk->npages,
        DMA_BIDIRECTIONAL);

 for (i = 0; i < chunk->npages; ++i)
  __free_pages(sg_page(&chunk->mem[i]),
        get_order(chunk->mem[i].length));
}

static void mthca_free_icm_coherent(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_chunk *chunk)
{
 int i;

 for (i = 0; i < chunk->npages; ++i) {
  dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, chunk->mem[i].length,
      lowmem_page_address(sg_page(&chunk->mem[i])),
      sg_dma_address(&chunk->mem[i]));
 }
}

void mthca_free_icm(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm *icm, int coherent)
{
 struct mthca_icm_chunk *chunk, *tmp;

 if (!icm)
  return;

 list_for_each_entry_safe(chunk, tmp, &icm->chunk_list, list) {
  if (coherent)
   mthca_free_icm_coherent(dev, chunk);
  else
   mthca_free_icm_pages(dev, chunk);

  kfree(chunk);
 }

 kfree(icm);
}

static int mthca_alloc_icm_pages(struct scatterlist *mem, int order, gfp_t gfp_mask)
{
 struct page *page;

 /*
 * Use __GFP_ZERO because buggy firmware assumes ICM pages are
 * cleared, and subtle failures are seen if they aren't.
 */
 page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, order);
 if (!page)
  return -ENOMEM;

 sg_set_page(mem, page, PAGE_SIZE << order, 0);
 return 0;
}

static int mthca_alloc_icm_coherent(struct device *dev, struct scatterlist *mem,
        int order, gfp_t gfp_mask)
{
 void *buf = dma_alloc_coherent(dev, PAGE_SIZE << order, &sg_dma_address(mem),
           gfp_mask);
 if (!buf)
  return -ENOMEM;

 sg_set_buf(mem, buf, PAGE_SIZE << order);
 BUG_ON(mem->offset);
 sg_dma_len(mem) = PAGE_SIZE << order;
 return 0;
}

struct mthca_icm *mthca_alloc_icm(struct mthca_dev *dev, int npages,
      gfp_t gfp_mask, int coherent)
{
 struct mthca_icm *icm;
 struct mthca_icm_chunk *chunk = NULL;
 int cur_order;
 int ret;

 /* We use sg_set_buf for coherent allocs, which assumes low memory */
 BUG_ON(coherent && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM));

 icm = kmalloc(sizeof *icm, gfp_mask & ~(__GFP_HIGHMEM | __GFP_NOWARN));
 if (!icm)
  return icm;

 icm->refcount = 0;
 INIT_LIST_HEAD(&icm->chunk_list);

 cur_order = get_order(MTHCA_ICM_ALLOC_SIZE);

 while (npages > 0) {
  if (!chunk) {
   chunk = kmalloc(sizeof *chunk,
     gfp_mask & ~(__GFP_HIGHMEM | __GFP_NOWARN));
   if (!chunk)
    goto fail;

   sg_init_table(chunk->mem, MTHCA_ICM_CHUNK_LEN);
   chunk->npages = 0;
   chunk->nsg    = 0;
   list_add_tail(&chunk->list, &icm->chunk_list);
  }

  while (1 << cur_order > npages)
   --cur_order;

  if (coherent)
   ret = mthca_alloc_icm_coherent(&dev->pdev->dev,
             &chunk->mem[chunk->npages],
             cur_order, gfp_mask);
  else
   ret = mthca_alloc_icm_pages(&chunk->mem[chunk->npages],
          cur_order, gfp_mask);

  if (!ret) {
   ++chunk->npages;

   if (coherent)
    ++chunk->nsg;
   else if (chunk->npages == MTHCA_ICM_CHUNK_LEN) {
    chunk->nsg =
     dma_map_sg(&dev->pdev->dev, chunk->mem,
         chunk->npages,
         DMA_BIDIRECTIONAL);

    if (chunk->nsg <= 0)
     goto fail;
   }

   if (chunk->npages == MTHCA_ICM_CHUNK_LEN)
    chunk = NULL;

   npages -= 1 << cur_order;
  } else {
   --cur_order;
   if (cur_order < 0)
    goto fail;
  }
 }

 if (!coherent && chunk) {
  chunk->nsg = dma_map_sg(&dev->pdev->dev, chunk->mem,
     chunk->npages, DMA_BIDIRECTIONAL);

  if (chunk->nsg <= 0)
   goto fail;
 }

 return icm;

fail:
 mthca_free_icm(dev, icm, coherent);
 return NULL;
}

int mthca_table_get(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_table *table, int obj)
{
 int i = (obj & (table->num_obj - 1)) * table->obj_size / MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE;
 int ret = 0;

 mutex_lock(&table->mutex);

 if (table->icm[i]) {
  ++table->icm[i]->refcount;
  goto out;
 }

 table->icm[i] = mthca_alloc_icm(dev, MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE >> PAGE_SHIFT,
     (table->lowmem ? GFP_KERNEL : GFP_HIGHUSER) |
     __GFP_NOWARN, table->coherent);
 if (!table->icm[i]) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 if (mthca_MAP_ICM(dev, table->icm[i],
     table->virt + i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE)) {
  mthca_free_icm(dev, table->icm[i], table->coherent);
  table->icm[i] = NULL;
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 ++table->icm[i]->refcount;

out:
 mutex_unlock(&table->mutex);
 return ret;
}

void mthca_table_put(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_table *table, int obj)
{
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return;

 i = (obj & (table->num_obj - 1)) * table->obj_size / MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE;

 mutex_lock(&table->mutex);

 if (--table->icm[i]->refcount == 0) {
  mthca_UNMAP_ICM(dev, table->virt + i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE,
    MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE);
  mthca_free_icm(dev, table->icm[i], table->coherent);
  table->icm[i] = NULL;
 }

 mutex_unlock(&table->mutex);
}

void *mthca_table_find(struct mthca_icm_table *table, int obj, dma_addr_t *dma_handle)
{
 int idx, offset, dma_offset, i;
 struct mthca_icm_chunk *chunk;
 struct mthca_icm *icm;
 struct page *page = NULL;

 if (!table->lowmem)
  return NULL;

 mutex_lock(&table->mutex);

 idx = (obj & (table->num_obj - 1)) * table->obj_size;
 icm = table->icm[idx / MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE];
 dma_offset = offset = idx % MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE;

 if (!icm)
  goto out;

 list_for_each_entry(chunk, &icm->chunk_list, list) {
  for (i = 0; i < chunk->npages; ++i) {
   if (dma_handle && dma_offset >= 0) {
    if (sg_dma_len(&chunk->mem[i]) > dma_offset)
     *dma_handle = sg_dma_address(&chunk->mem[i]) +
      dma_offset;
    dma_offset -= sg_dma_len(&chunk->mem[i]);
   }
   /* DMA mapping can merge pages but not split them,
 * so if we found the page, dma_handle has already
 * been assigned to. */
   if (chunk->mem[i].length > offset) {
    page = sg_page(&chunk->mem[i]);
    goto out;
   }
   offset -= chunk->mem[i].length;
  }
 }

out:
 mutex_unlock(&table->mutex);
 return page ? lowmem_page_address(page) + offset : NULL;
}

int mthca_table_get_range(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_table *table,
     int start, int end)
{
 int inc = MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / table->obj_size;
 int i, err;

 for (i = start; i <= end; i += inc) {
  err = mthca_table_get(dev, table, i);
  if (err)
   goto fail;
 }

 return 0;

fail:
 while (i > start) {
  i -= inc;
  mthca_table_put(dev, table, i);
 }

 return err;
}

void mthca_table_put_range(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_table *table,
      int start, int end)
{
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return;

 for (i = start; i <= end; i += MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / table->obj_size)
  mthca_table_put(dev, table, i);
}

struct mthca_icm_table *mthca_alloc_icm_table(struct mthca_dev *dev,
           u64 virt, int obj_size,
           int nobj, int reserved,
           int use_lowmem, int use_coherent)
{
 struct mthca_icm_table *table;
 int obj_per_chunk;
 int num_icm;
 unsigned chunk_size;
 int i;

 obj_per_chunk = MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / obj_size;
 num_icm = DIV_ROUND_UP(nobj, obj_per_chunk);

 table = kmalloc(struct_size(table, icm, num_icm), GFP_KERNEL);
 if (!table)
  return NULL;

 table->virt     = virt;
 table->num_icm  = num_icm;
 table->num_obj  = nobj;
 table->obj_size = obj_size;
 table->lowmem   = use_lowmem;
 table->coherent = use_coherent;
 mutex_init(&table->mutex);

 for (i = 0; i < num_icm; ++i)
  table->icm[i] = NULL;

 for (i = 0; i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE < reserved * obj_size; ++i) {
  chunk_size = MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE;
  if ((i + 1) * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE > nobj * obj_size)
   chunk_size = nobj * obj_size - i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE;

  table->icm[i] = mthca_alloc_icm(dev, chunk_size >> PAGE_SHIFT,
      (use_lowmem ? GFP_KERNEL : GFP_HIGHUSER) |
      __GFP_NOWARN, use_coherent);
  if (!table->icm[i])
   goto err;
  if (mthca_MAP_ICM(dev, table->icm[i],
      virt + i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE)) {
   mthca_free_icm(dev, table->icm[i], table->coherent);
   table->icm[i] = NULL;
   goto err;
  }

  /*
 * Add a reference to this ICM chunk so that it never
 * gets freed (since it contains reserved firmware objects).
 */
  ++table->icm[i]->refcount;
 }

 return table;

err:
 for (i = 0; i < num_icm; ++i)
  if (table->icm[i]) {
   mthca_UNMAP_ICM(dev, virt + i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE,
     MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE);
   mthca_free_icm(dev, table->icm[i], table->coherent);
  }

 kfree(table);

 return NULL;
}

void mthca_free_icm_table(struct mthca_dev *dev, struct mthca_icm_table *table)
{
 int i;

 for (i = 0; i < table->num_icm; ++i)
  if (table->icm[i]) {
   mthca_UNMAP_ICM(dev,
     table->virt + i * MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE,
     MTHCA_TABLE_CHUNK_SIZE / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE);
   mthca_free_icm(dev, table->icm[i], table->coherent);
  }

 kfree(table);
}

static u64 mthca_uarc_virt(struct mthca_dev *dev, struct mthca_uar *uar, int page)
{
 return dev->uar_table.uarc_base +
  uar->index * dev->uar_table.uarc_size +
  page * MTHCA_ICM_PAGE_SIZE;
}

int mthca_map_user_db(struct mthca_dev *dev, struct mthca_uar *uar,
        struct mthca_user_db_table *db_tab, int index, u64 uaddr)
{
 struct page *pages[1];
 int ret = 0;
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return 0;

 if (index < 0 || index > dev->uar_table.uarc_size / 8)
  return -EINVAL;

 mutex_lock(&db_tab->mutex);

 i = index / MTHCA_DB_REC_PER_PAGE;

 if ((db_tab->page[i].refcount >= MTHCA_DB_REC_PER_PAGE)       ||
     (db_tab->page[i].uvirt && db_tab->page[i].uvirt != uaddr) ||
     (uaddr & 4095)) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 if (db_tab->page[i].refcount) {
  ++db_tab->page[i].refcount;
  goto out;
 }

 ret = pin_user_pages_fast(uaddr & PAGE_MASK, 1,
      FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM, pages);
 if (ret < 0)
  goto out;

 sg_set_page(&db_tab->page[i].mem, pages[0], MTHCA_ICM_PAGE_SIZE,
   uaddr & ~PAGE_MASK);

 ret = dma_map_sg(&dev->pdev->dev, &db_tab->page[i].mem, 1,
    DMA_TO_DEVICE);
 if (ret < 0) {
  unpin_user_page(pages[0]);
  goto out;
 }

 ret = mthca_MAP_ICM_page(dev, sg_dma_address(&db_tab->page[i].mem),
     mthca_uarc_virt(dev, uar, i));
 if (ret) {
  dma_unmap_sg(&dev->pdev->dev, &db_tab->page[i].mem, 1,
        DMA_TO_DEVICE);
  unpin_user_page(sg_page(&db_tab->page[i].mem));
  goto out;
 }

 db_tab->page[i].uvirt    = uaddr;
 db_tab->page[i].refcount = 1;

out:
 mutex_unlock(&db_tab->mutex);
 return ret;
}

void mthca_unmap_user_db(struct mthca_dev *dev, struct mthca_uar *uar,
    struct mthca_user_db_table *db_tab, int index)
{
 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return;

 /*
 * To make our bookkeeping simpler, we don't unmap DB
 * pages until we clean up the whole db table.
 */

 mutex_lock(&db_tab->mutex);

 --db_tab->page[index / MTHCA_DB_REC_PER_PAGE].refcount;

 mutex_unlock(&db_tab->mutex);
}

struct mthca_user_db_table *mthca_init_user_db_tab(struct mthca_dev *dev)
{
 struct mthca_user_db_table *db_tab;
 int npages;
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return NULL;

 npages = dev->uar_table.uarc_size / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE;
 db_tab = kmalloc(struct_size(db_tab, page, npages), GFP_KERNEL);
 if (!db_tab)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 mutex_init(&db_tab->mutex);
 for (i = 0; i < npages; ++i) {
  db_tab->page[i].refcount = 0;
  db_tab->page[i].uvirt    = 0;
  sg_init_table(&db_tab->page[i].mem, 1);
 }

 return db_tab;
}

void mthca_cleanup_user_db_tab(struct mthca_dev *dev, struct mthca_uar *uar,
          struct mthca_user_db_table *db_tab)
{
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return;

 for (i = 0; i < dev->uar_table.uarc_size / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE; ++i) {
  if (db_tab->page[i].uvirt) {
   mthca_UNMAP_ICM(dev, mthca_uarc_virt(dev, uar, i), 1);
   dma_unmap_sg(&dev->pdev->dev, &db_tab->page[i].mem, 1,
         DMA_TO_DEVICE);
   unpin_user_page(sg_page(&db_tab->page[i].mem));
  }
 }

 kfree(db_tab);
}

int mthca_alloc_db(struct mthca_dev *dev, enum mthca_db_type type,
     u32 qn, __be32 **db)
{
 int group;
 int start, end, dir;
 int i, j;
 struct mthca_db_page *page;
 int ret = 0;

 mutex_lock(&dev->db_tab->mutex);

 switch (type) {
 case MTHCA_DB_TYPE_CQ_ARM:
 case MTHCA_DB_TYPE_SQ:
  group = 0;
  start = 0;
  end   = dev->db_tab->max_group1;
  dir   = 1;
  break;

 case MTHCA_DB_TYPE_CQ_SET_CI:
 case MTHCA_DB_TYPE_RQ:
 case MTHCA_DB_TYPE_SRQ:
  group = 1;
  start = dev->db_tab->npages - 1;
  end   = dev->db_tab->min_group2;
  dir   = -1;
  break;

 default:
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 for (i = start; i != end; i += dir)
  if (dev->db_tab->page[i].db_rec &&
      !bitmap_full(dev->db_tab->page[i].used,
     MTHCA_DB_REC_PER_PAGE)) {
   page = dev->db_tab->page + i;
   goto found;
  }

 for (i = start; i != end; i += dir)
  if (!dev->db_tab->page[i].db_rec) {
   page = dev->db_tab->page + i;
   goto alloc;
  }

 if (dev->db_tab->max_group1 >= dev->db_tab->min_group2 - 1) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 if (group == 0)
  ++dev->db_tab->max_group1;
 else
  --dev->db_tab->min_group2;

 page = dev->db_tab->page + end;

alloc:
 page->db_rec = dma_alloc_coherent(&dev->pdev->dev,
       MTHCA_ICM_PAGE_SIZE, &page->mapping,
       GFP_KERNEL);
 if (!page->db_rec) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 ret = mthca_MAP_ICM_page(dev, page->mapping,
     mthca_uarc_virt(dev, &dev->driver_uar, i));
 if (ret) {
  dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, MTHCA_ICM_PAGE_SIZE,
      page->db_rec, page->mapping);
  goto out;
 }

 bitmap_zero(page->used, MTHCA_DB_REC_PER_PAGE);

found:
 j = find_first_zero_bit(page->used, MTHCA_DB_REC_PER_PAGE);
 set_bit(j, page->used);

 if (group == 1)
  j = MTHCA_DB_REC_PER_PAGE - 1 - j;

 ret = i * MTHCA_DB_REC_PER_PAGE + j;

 page->db_rec[j] = cpu_to_be64((qn << 8) | (type << 5));

 *db = (__be32 *) &page->db_rec[j];

out:
 mutex_unlock(&dev->db_tab->mutex);

 return ret;
}

void mthca_free_db(struct mthca_dev *dev, int type, int db_index)
{
 int i, j;
 struct mthca_db_page *page;

 i = db_index / MTHCA_DB_REC_PER_PAGE;
 j = db_index % MTHCA_DB_REC_PER_PAGE;

 page = dev->db_tab->page + i;

 mutex_lock(&dev->db_tab->mutex);

 page->db_rec[j] = 0;
 if (i >= dev->db_tab->min_group2)
  j = MTHCA_DB_REC_PER_PAGE - 1 - j;
 clear_bit(j, page->used);

 if (bitmap_empty(page->used, MTHCA_DB_REC_PER_PAGE) &&
     i >= dev->db_tab->max_group1 - 1) {
  mthca_UNMAP_ICM(dev, mthca_uarc_virt(dev, &dev->driver_uar, i), 1);

  dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, MTHCA_ICM_PAGE_SIZE,
      page->db_rec, page->mapping);
  page->db_rec = NULL;

  if (i == dev->db_tab->max_group1) {
   --dev->db_tab->max_group1;
   /* XXX may be able to unmap more pages now */
  }
  if (i == dev->db_tab->min_group2)
   ++dev->db_tab->min_group2;
 }

 mutex_unlock(&dev->db_tab->mutex);
}

int mthca_init_db_tab(struct mthca_dev *dev)
{
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return 0;

 dev->db_tab = kmalloc(sizeof *dev->db_tab, GFP_KERNEL);
 if (!dev->db_tab)
  return -ENOMEM;

 mutex_init(&dev->db_tab->mutex);

 dev->db_tab->npages     = dev->uar_table.uarc_size / MTHCA_ICM_PAGE_SIZE;
 dev->db_tab->max_group1 = 0;
 dev->db_tab->min_group2 = dev->db_tab->npages - 1;

 dev->db_tab->page = kmalloc_array(dev->db_tab->npages,
       sizeof(*dev->db_tab->page),
       GFP_KERNEL);
 if (!dev->db_tab->page) {
  kfree(dev->db_tab);
  return -ENOMEM;
 }

 for (i = 0; i < dev->db_tab->npages; ++i)
  dev->db_tab->page[i].db_rec = NULL;

 return 0;
}

void mthca_cleanup_db_tab(struct mthca_dev *dev)
{
 int i;

 if (!mthca_is_memfree(dev))
  return;

 /*
 * Because we don't always free our UARC pages when they
 * become empty to make mthca_free_db() simpler we need to
 * make a sweep through the doorbell pages and free any
 * leftover pages now.
 */
 for (i = 0; i < dev->db_tab->npages; ++i) {
  if (!dev->db_tab->page[i].db_rec)
   continue;

  if (!bitmap_empty(dev->db_tab->page[i].used, MTHCA_DB_REC_PER_PAGE))
   mthca_warn(dev, "Kernel UARC page %d not empty\n", i);

  mthca_UNMAP_ICM(dev, mthca_uarc_virt(dev, &dev->driver_uar, i), 1);

  dma_free_coherent(&dev->pdev->dev, MTHCA_ICM_PAGE_SIZE,
      dev->db_tab->page[i].db_rec,
      dev->db_tab->page[i].mapping);
 }

 kfree(dev->db_tab->page);
 kfree(dev->db_tab);
}