mm/mmu_notifier: use structure for invalidate_range_start/end callback
[linux] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_gem_userptr.c
1 /*
2  * Copyright © 2012-2014 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  */
24
25 #include <drm/drmP.h>
26 #include <drm/i915_drm.h>
27 #include "i915_drv.h"
28 #include "i915_trace.h"
29 #include "intel_drv.h"
30 #include <linux/mmu_context.h>
31 #include <linux/mmu_notifier.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/swap.h>
34 #include <linux/sched/mm.h>
35
36 struct i915_mm_struct {
37         struct mm_struct *mm;
38         struct drm_i915_private *i915;
39         struct i915_mmu_notifier *mn;
40         struct hlist_node node;
41         struct kref kref;
42         struct work_struct work;
43 };
44
45 #if defined(CONFIG_MMU_NOTIFIER)
46 #include <linux/interval_tree.h>
47
48 struct i915_mmu_notifier {
49         spinlock_t lock;
50         struct hlist_node node;
51         struct mmu_notifier mn;
52         struct rb_root_cached objects;
53         struct workqueue_struct *wq;
54 };
55
56 struct i915_mmu_object {
57         struct i915_mmu_notifier *mn;
58         struct drm_i915_gem_object *obj;
59         struct interval_tree_node it;
60         struct list_head link;
61         struct work_struct work;
62         bool attached;
63 };
64
65 static void cancel_userptr(struct work_struct *work)
66 {
67         struct i915_mmu_object *mo = container_of(work, typeof(*mo), work);
68         struct drm_i915_gem_object *obj = mo->obj;
69         struct work_struct *active;
70
71         /* Cancel any active worker and force us to re-evaluate gup */
72         mutex_lock(&obj->mm.lock);
73         active = fetch_and_zero(&obj->userptr.work);
74         mutex_unlock(&obj->mm.lock);
75         if (active)
76                 goto out;
77
78         i915_gem_object_wait(obj, I915_WAIT_ALL, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT, NULL);
79
80         mutex_lock(&obj->base.dev->struct_mutex);
81
82         /* We are inside a kthread context and can't be interrupted */
83         if (i915_gem_object_unbind(obj) == 0)
84                 __i915_gem_object_put_pages(obj, I915_MM_NORMAL);
85         WARN_ONCE(i915_gem_object_has_pages(obj),
86                   "Failed to release pages: bind_count=%d, pages_pin_count=%d, pin_global=%d\n",
87                   obj->bind_count,
88                   atomic_read(&obj->mm.pages_pin_count),
89                   obj->pin_global);
90
91         mutex_unlock(&obj->base.dev->struct_mutex);
92
93 out:
94         i915_gem_object_put(obj);
95 }
96
97 static void add_object(struct i915_mmu_object *mo)
98 {
99         if (mo->attached)
100                 return;
101
102         interval_tree_insert(&mo->it, &mo->mn->objects);
103         mo->attached = true;
104 }
105
106 static void del_object(struct i915_mmu_object *mo)
107 {
108         if (!mo->attached)
109                 return;
110
111         interval_tree_remove(&mo->it, &mo->mn->objects);
112         mo->attached = false;
113 }
114
115 static int i915_gem_userptr_mn_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *_mn,
116                         const struct mmu_notifier_range *range)
117 {
118         struct i915_mmu_notifier *mn =
119                 container_of(_mn, struct i915_mmu_notifier, mn);
120         struct i915_mmu_object *mo;
121         struct interval_tree_node *it;
122         LIST_HEAD(cancelled);
123         unsigned long end;
124
125         if (RB_EMPTY_ROOT(&mn->objects.rb_root))
126                 return 0;
127
128         /* interval ranges are inclusive, but invalidate range is exclusive */
129         end = range->end - 1;
130
131         spin_lock(&mn->lock);
132         it = interval_tree_iter_first(&mn->objects, range->start, end);
133         while (it) {
134                 if (!range->blockable) {
135                         spin_unlock(&mn->lock);
136                         return -EAGAIN;
137                 }
138                 /* The mmu_object is released late when destroying the
139                  * GEM object so it is entirely possible to gain a
140                  * reference on an object in the process of being freed
141                  * since our serialisation is via the spinlock and not
142                  * the struct_mutex - and consequently use it after it
143                  * is freed and then double free it. To prevent that
144                  * use-after-free we only acquire a reference on the
145                  * object if it is not in the process of being destroyed.
146                  */
147                 mo = container_of(it, struct i915_mmu_object, it);
148                 if (kref_get_unless_zero(&mo->obj->base.refcount))
149                         queue_work(mn->wq, &mo->work);
150
151                 list_add(&mo->link, &cancelled);
152                 it = interval_tree_iter_next(it, range->start, end);
153         }
154         list_for_each_entry(mo, &cancelled, link)
155                 del_object(mo);
156         spin_unlock(&mn->lock);
157
158         if (!list_empty(&cancelled))
159                 flush_workqueue(mn->wq);
160
161         return 0;
162 }
163
164 static const struct mmu_notifier_ops i915_gem_userptr_notifier = {
165         .invalidate_range_start = i915_gem_userptr_mn_invalidate_range_start,
166 };
167
168 static struct i915_mmu_notifier *
169 i915_mmu_notifier_create(struct mm_struct *mm)
170 {
171         struct i915_mmu_notifier *mn;
172
173         mn = kmalloc(sizeof(*mn), GFP_KERNEL);
174         if (mn == NULL)
175                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
176
177         spin_lock_init(&mn->lock);
178         mn->mn.ops = &i915_gem_userptr_notifier;
179         mn->objects = RB_ROOT_CACHED;
180         mn->wq = alloc_workqueue("i915-userptr-release",
181                                  WQ_UNBOUND | WQ_MEM_RECLAIM,
182                                  0);
183         if (mn->wq == NULL) {
184                 kfree(mn);
185                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
186         }
187
188         return mn;
189 }
190
191 static void
192 i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj)
193 {
194         struct i915_mmu_object *mo;
195
196         mo = obj->userptr.mmu_object;
197         if (mo == NULL)
198                 return;
199
200         spin_lock(&mo->mn->lock);
201         del_object(mo);
202         spin_unlock(&mo->mn->lock);
203         kfree(mo);
204
205         obj->userptr.mmu_object = NULL;
206 }
207
208 static struct i915_mmu_notifier *
209 i915_mmu_notifier_find(struct i915_mm_struct *mm)
210 {
211         struct i915_mmu_notifier *mn;
212         int err = 0;
213
214         mn = mm->mn;
215         if (mn)
216                 return mn;
217
218         mn = i915_mmu_notifier_create(mm->mm);
219         if (IS_ERR(mn))
220                 err = PTR_ERR(mn);
221
222         down_write(&mm->mm->mmap_sem);
223         mutex_lock(&mm->i915->mm_lock);
224         if (mm->mn == NULL && !err) {
225                 /* Protected by mmap_sem (write-lock) */
226                 err = __mmu_notifier_register(&mn->mn, mm->mm);
227                 if (!err) {
228                         /* Protected by mm_lock */
229                         mm->mn = fetch_and_zero(&mn);
230                 }
231         } else if (mm->mn) {
232                 /*
233                  * Someone else raced and successfully installed the mmu
234                  * notifier, we can cancel our own errors.
235                  */
236                 err = 0;
237         }
238         mutex_unlock(&mm->i915->mm_lock);
239         up_write(&mm->mm->mmap_sem);
240
241         if (mn && !IS_ERR(mn)) {
242                 destroy_workqueue(mn->wq);
243                 kfree(mn);
244         }
245
246         return err ? ERR_PTR(err) : mm->mn;
247 }
248
249 static int
250 i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj,
251                                     unsigned flags)
252 {
253         struct i915_mmu_notifier *mn;
254         struct i915_mmu_object *mo;
255
256         if (flags & I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED)
257                 return capable(CAP_SYS_ADMIN) ? 0 : -EPERM;
258
259         if (WARN_ON(obj->userptr.mm == NULL))
260                 return -EINVAL;
261
262         mn = i915_mmu_notifier_find(obj->userptr.mm);
263         if (IS_ERR(mn))
264                 return PTR_ERR(mn);
265
266         mo = kzalloc(sizeof(*mo), GFP_KERNEL);
267         if (mo == NULL)
268                 return -ENOMEM;
269
270         mo->mn = mn;
271         mo->obj = obj;
272         mo->it.start = obj->userptr.ptr;
273         mo->it.last = obj->userptr.ptr + obj->base.size - 1;
274         INIT_WORK(&mo->work, cancel_userptr);
275
276         obj->userptr.mmu_object = mo;
277         return 0;
278 }
279
280 static void
281 i915_mmu_notifier_free(struct i915_mmu_notifier *mn,
282                        struct mm_struct *mm)
283 {
284         if (mn == NULL)
285                 return;
286
287         mmu_notifier_unregister(&mn->mn, mm);
288         destroy_workqueue(mn->wq);
289         kfree(mn);
290 }
291
292 #else
293
294 static void
295 i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj)
296 {
297 }
298
299 static int
300 i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(struct drm_i915_gem_object *obj,
301                                     unsigned flags)
302 {
303         if ((flags & I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED) == 0)
304                 return -ENODEV;
305
306         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
307                 return -EPERM;
308
309         return 0;
310 }
311
312 static void
313 i915_mmu_notifier_free(struct i915_mmu_notifier *mn,
314                        struct mm_struct *mm)
315 {
316 }
317
318 #endif
319
320 static struct i915_mm_struct *
321 __i915_mm_struct_find(struct drm_i915_private *dev_priv, struct mm_struct *real)
322 {
323         struct i915_mm_struct *mm;
324
325         /* Protected by dev_priv->mm_lock */
326         hash_for_each_possible(dev_priv->mm_structs, mm, node, (unsigned long)real)
327                 if (mm->mm == real)
328                         return mm;
329
330         return NULL;
331 }
332
333 static int
334 i915_gem_userptr_init__mm_struct(struct drm_i915_gem_object *obj)
335 {
336         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(obj->base.dev);
337         struct i915_mm_struct *mm;
338         int ret = 0;
339
340         /* During release of the GEM object we hold the struct_mutex. This
341          * precludes us from calling mmput() at that time as that may be
342          * the last reference and so call exit_mmap(). exit_mmap() will
343          * attempt to reap the vma, and if we were holding a GTT mmap
344          * would then call drm_gem_vm_close() and attempt to reacquire
345          * the struct mutex. So in order to avoid that recursion, we have
346          * to defer releasing the mm reference until after we drop the
347          * struct_mutex, i.e. we need to schedule a worker to do the clean
348          * up.
349          */
350         mutex_lock(&dev_priv->mm_lock);
351         mm = __i915_mm_struct_find(dev_priv, current->mm);
352         if (mm == NULL) {
353                 mm = kmalloc(sizeof(*mm), GFP_KERNEL);
354                 if (mm == NULL) {
355                         ret = -ENOMEM;
356                         goto out;
357                 }
358
359                 kref_init(&mm->kref);
360                 mm->i915 = to_i915(obj->base.dev);
361
362                 mm->mm = current->mm;
363                 mmgrab(current->mm);
364
365                 mm->mn = NULL;
366
367                 /* Protected by dev_priv->mm_lock */
368                 hash_add(dev_priv->mm_structs,
369                          &mm->node, (unsigned long)mm->mm);
370         } else
371                 kref_get(&mm->kref);
372
373         obj->userptr.mm = mm;
374 out:
375         mutex_unlock(&dev_priv->mm_lock);
376         return ret;
377 }
378
379 static void
380 __i915_mm_struct_free__worker(struct work_struct *work)
381 {
382         struct i915_mm_struct *mm = container_of(work, typeof(*mm), work);
383         i915_mmu_notifier_free(mm->mn, mm->mm);
384         mmdrop(mm->mm);
385         kfree(mm);
386 }
387
388 static void
389 __i915_mm_struct_free(struct kref *kref)
390 {
391         struct i915_mm_struct *mm = container_of(kref, typeof(*mm), kref);
392
393         /* Protected by dev_priv->mm_lock */
394         hash_del(&mm->node);
395         mutex_unlock(&mm->i915->mm_lock);
396
397         INIT_WORK(&mm->work, __i915_mm_struct_free__worker);
398         queue_work(mm->i915->mm.userptr_wq, &mm->work);
399 }
400
401 static void
402 i915_gem_userptr_release__mm_struct(struct drm_i915_gem_object *obj)
403 {
404         if (obj->userptr.mm == NULL)
405                 return;
406
407         kref_put_mutex(&obj->userptr.mm->kref,
408                        __i915_mm_struct_free,
409                        &to_i915(obj->base.dev)->mm_lock);
410         obj->userptr.mm = NULL;
411 }
412
413 struct get_pages_work {
414         struct work_struct work;
415         struct drm_i915_gem_object *obj;
416         struct task_struct *task;
417 };
418
419 static struct sg_table *
420 __i915_gem_userptr_alloc_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
421                                struct page **pvec, int num_pages)
422 {
423         unsigned int max_segment = i915_sg_segment_size();
424         struct sg_table *st;
425         unsigned int sg_page_sizes;
426         int ret;
427
428         st = kmalloc(sizeof(*st), GFP_KERNEL);
429         if (!st)
430                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
431
432 alloc_table:
433         ret = __sg_alloc_table_from_pages(st, pvec, num_pages,
434                                           0, num_pages << PAGE_SHIFT,
435                                           max_segment,
436                                           GFP_KERNEL);
437         if (ret) {
438                 kfree(st);
439                 return ERR_PTR(ret);
440         }
441
442         ret = i915_gem_gtt_prepare_pages(obj, st);
443         if (ret) {
444                 sg_free_table(st);
445
446                 if (max_segment > PAGE_SIZE) {
447                         max_segment = PAGE_SIZE;
448                         goto alloc_table;
449                 }
450
451                 kfree(st);
452                 return ERR_PTR(ret);
453         }
454
455         sg_page_sizes = i915_sg_page_sizes(st->sgl);
456
457         __i915_gem_object_set_pages(obj, st, sg_page_sizes);
458
459         return st;
460 }
461
462 static int
463 __i915_gem_userptr_set_active(struct drm_i915_gem_object *obj,
464                               bool value)
465 {
466         int ret = 0;
467
468         /* During mm_invalidate_range we need to cancel any userptr that
469          * overlaps the range being invalidated. Doing so requires the
470          * struct_mutex, and that risks recursion. In order to cause
471          * recursion, the user must alias the userptr address space with
472          * a GTT mmapping (possible with a MAP_FIXED) - then when we have
473          * to invalidate that mmaping, mm_invalidate_range is called with
474          * the userptr address *and* the struct_mutex held.  To prevent that
475          * we set a flag under the i915_mmu_notifier spinlock to indicate
476          * whether this object is valid.
477          */
478 #if defined(CONFIG_MMU_NOTIFIER)
479         if (obj->userptr.mmu_object == NULL)
480                 return 0;
481
482         spin_lock(&obj->userptr.mmu_object->mn->lock);
483         /* In order to serialise get_pages with an outstanding
484          * cancel_userptr, we must drop the struct_mutex and try again.
485          */
486         if (!value)
487                 del_object(obj->userptr.mmu_object);
488         else if (!work_pending(&obj->userptr.mmu_object->work))
489                 add_object(obj->userptr.mmu_object);
490         else
491                 ret = -EAGAIN;
492         spin_unlock(&obj->userptr.mmu_object->mn->lock);
493 #endif
494
495         return ret;
496 }
497
498 static void
499 __i915_gem_userptr_get_pages_worker(struct work_struct *_work)
500 {
501         struct get_pages_work *work = container_of(_work, typeof(*work), work);
502         struct drm_i915_gem_object *obj = work->obj;
503         const int npages = obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
504         struct page **pvec;
505         int pinned, ret;
506
507         ret = -ENOMEM;
508         pinned = 0;
509
510         pvec = kvmalloc_array(npages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
511         if (pvec != NULL) {
512                 struct mm_struct *mm = obj->userptr.mm->mm;
513                 unsigned int flags = 0;
514
515                 if (!i915_gem_object_is_readonly(obj))
516                         flags |= FOLL_WRITE;
517
518                 ret = -EFAULT;
519                 if (mmget_not_zero(mm)) {
520                         down_read(&mm->mmap_sem);
521                         while (pinned < npages) {
522                                 ret = get_user_pages_remote
523                                         (work->task, mm,
524                                          obj->userptr.ptr + pinned * PAGE_SIZE,
525                                          npages - pinned,
526                                          flags,
527                                          pvec + pinned, NULL, NULL);
528                                 if (ret < 0)
529                                         break;
530
531                                 pinned += ret;
532                         }
533                         up_read(&mm->mmap_sem);
534                         mmput(mm);
535                 }
536         }
537
538         mutex_lock(&obj->mm.lock);
539         if (obj->userptr.work == &work->work) {
540                 struct sg_table *pages = ERR_PTR(ret);
541
542                 if (pinned == npages) {
543                         pages = __i915_gem_userptr_alloc_pages(obj, pvec,
544                                                                npages);
545                         if (!IS_ERR(pages)) {
546                                 pinned = 0;
547                                 pages = NULL;
548                         }
549                 }
550
551                 obj->userptr.work = ERR_CAST(pages);
552                 if (IS_ERR(pages))
553                         __i915_gem_userptr_set_active(obj, false);
554         }
555         mutex_unlock(&obj->mm.lock);
556
557         release_pages(pvec, pinned);
558         kvfree(pvec);
559
560         i915_gem_object_put(obj);
561         put_task_struct(work->task);
562         kfree(work);
563 }
564
565 static struct sg_table *
566 __i915_gem_userptr_get_pages_schedule(struct drm_i915_gem_object *obj)
567 {
568         struct get_pages_work *work;
569
570         /* Spawn a worker so that we can acquire the
571          * user pages without holding our mutex. Access
572          * to the user pages requires mmap_sem, and we have
573          * a strict lock ordering of mmap_sem, struct_mutex -
574          * we already hold struct_mutex here and so cannot
575          * call gup without encountering a lock inversion.
576          *
577          * Userspace will keep on repeating the operation
578          * (thanks to EAGAIN) until either we hit the fast
579          * path or the worker completes. If the worker is
580          * cancelled or superseded, the task is still run
581          * but the results ignored. (This leads to
582          * complications that we may have a stray object
583          * refcount that we need to be wary of when
584          * checking for existing objects during creation.)
585          * If the worker encounters an error, it reports
586          * that error back to this function through
587          * obj->userptr.work = ERR_PTR.
588          */
589         work = kmalloc(sizeof(*work), GFP_KERNEL);
590         if (work == NULL)
591                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
592
593         obj->userptr.work = &work->work;
594
595         work->obj = i915_gem_object_get(obj);
596
597         work->task = current;
598         get_task_struct(work->task);
599
600         INIT_WORK(&work->work, __i915_gem_userptr_get_pages_worker);
601         queue_work(to_i915(obj->base.dev)->mm.userptr_wq, &work->work);
602
603         return ERR_PTR(-EAGAIN);
604 }
605
606 static int i915_gem_userptr_get_pages(struct drm_i915_gem_object *obj)
607 {
608         const int num_pages = obj->base.size >> PAGE_SHIFT;
609         struct mm_struct *mm = obj->userptr.mm->mm;
610         struct page **pvec;
611         struct sg_table *pages;
612         bool active;
613         int pinned;
614
615         /* If userspace should engineer that these pages are replaced in
616          * the vma between us binding this page into the GTT and completion
617          * of rendering... Their loss. If they change the mapping of their
618          * pages they need to create a new bo to point to the new vma.
619          *
620          * However, that still leaves open the possibility of the vma
621          * being copied upon fork. Which falls under the same userspace
622          * synchronisation issue as a regular bo, except that this time
623          * the process may not be expecting that a particular piece of
624          * memory is tied to the GPU.
625          *
626          * Fortunately, we can hook into the mmu_notifier in order to
627          * discard the page references prior to anything nasty happening
628          * to the vma (discard or cloning) which should prevent the more
629          * egregious cases from causing harm.
630          */
631
632         if (obj->userptr.work) {
633                 /* active flag should still be held for the pending work */
634                 if (IS_ERR(obj->userptr.work))
635                         return PTR_ERR(obj->userptr.work);
636                 else
637                         return -EAGAIN;
638         }
639
640         pvec = NULL;
641         pinned = 0;
642
643         if (mm == current->mm) {
644                 pvec = kvmalloc_array(num_pages, sizeof(struct page *),
645                                       GFP_KERNEL |
646                                       __GFP_NORETRY |
647                                       __GFP_NOWARN);
648                 if (pvec) /* defer to worker if malloc fails */
649                         pinned = __get_user_pages_fast(obj->userptr.ptr,
650                                                        num_pages,
651                                                        !i915_gem_object_is_readonly(obj),
652                                                        pvec);
653         }
654
655         active = false;
656         if (pinned < 0) {
657                 pages = ERR_PTR(pinned);
658                 pinned = 0;
659         } else if (pinned < num_pages) {
660                 pages = __i915_gem_userptr_get_pages_schedule(obj);
661                 active = pages == ERR_PTR(-EAGAIN);
662         } else {
663                 pages = __i915_gem_userptr_alloc_pages(obj, pvec, num_pages);
664                 active = !IS_ERR(pages);
665         }
666         if (active)
667                 __i915_gem_userptr_set_active(obj, true);
668
669         if (IS_ERR(pages))
670                 release_pages(pvec, pinned);
671         kvfree(pvec);
672
673         return PTR_ERR_OR_ZERO(pages);
674 }
675
676 static void
677 i915_gem_userptr_put_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
678                            struct sg_table *pages)
679 {
680         struct sgt_iter sgt_iter;
681         struct page *page;
682
683         BUG_ON(obj->userptr.work != NULL);
684         __i915_gem_userptr_set_active(obj, false);
685
686         if (obj->mm.madv != I915_MADV_WILLNEED)
687                 obj->mm.dirty = false;
688
689         i915_gem_gtt_finish_pages(obj, pages);
690
691         for_each_sgt_page(page, sgt_iter, pages) {
692                 if (obj->mm.dirty)
693                         set_page_dirty(page);
694
695                 mark_page_accessed(page);
696                 put_page(page);
697         }
698         obj->mm.dirty = false;
699
700         sg_free_table(pages);
701         kfree(pages);
702 }
703
704 static void
705 i915_gem_userptr_release(struct drm_i915_gem_object *obj)
706 {
707         i915_gem_userptr_release__mmu_notifier(obj);
708         i915_gem_userptr_release__mm_struct(obj);
709 }
710
711 static int
712 i915_gem_userptr_dmabuf_export(struct drm_i915_gem_object *obj)
713 {
714         if (obj->userptr.mmu_object)
715                 return 0;
716
717         return i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(obj, 0);
718 }
719
720 static const struct drm_i915_gem_object_ops i915_gem_userptr_ops = {
721         .flags = I915_GEM_OBJECT_HAS_STRUCT_PAGE |
722                  I915_GEM_OBJECT_IS_SHRINKABLE,
723         .get_pages = i915_gem_userptr_get_pages,
724         .put_pages = i915_gem_userptr_put_pages,
725         .dmabuf_export = i915_gem_userptr_dmabuf_export,
726         .release = i915_gem_userptr_release,
727 };
728
729 /*
730  * Creates a new mm object that wraps some normal memory from the process
731  * context - user memory.
732  *
733  * We impose several restrictions upon the memory being mapped
734  * into the GPU.
735  * 1. It must be page aligned (both start/end addresses, i.e ptr and size).
736  * 2. It must be normal system memory, not a pointer into another map of IO
737  *    space (e.g. it must not be a GTT mmapping of another object).
738  * 3. We only allow a bo as large as we could in theory map into the GTT,
739  *    that is we limit the size to the total size of the GTT.
740  * 4. The bo is marked as being snoopable. The backing pages are left
741  *    accessible directly by the CPU, but reads and writes by the GPU may
742  *    incur the cost of a snoop (unless you have an LLC architecture).
743  *
744  * Synchronisation between multiple users and the GPU is left to userspace
745  * through the normal set-domain-ioctl. The kernel will enforce that the
746  * GPU relinquishes the VMA before it is returned back to the system
747  * i.e. upon free(), munmap() or process termination. However, the userspace
748  * malloc() library may not immediately relinquish the VMA after free() and
749  * instead reuse it whilst the GPU is still reading and writing to the VMA.
750  * Caveat emptor.
751  *
752  * Also note, that the object created here is not currently a "first class"
753  * object, in that several ioctls are banned. These are the CPU access
754  * ioctls: mmap(), pwrite and pread. In practice, you are expected to use
755  * direct access via your pointer rather than use those ioctls. Another
756  * restriction is that we do not allow userptr surfaces to be pinned to the
757  * hardware and so we reject any attempt to create a framebuffer out of a
758  * userptr.
759  *
760  * If you think this is a good interface to use to pass GPU memory between
761  * drivers, please use dma-buf instead. In fact, wherever possible use
762  * dma-buf instead.
763  */
764 int
765 i915_gem_userptr_ioctl(struct drm_device *dev,
766                        void *data,
767                        struct drm_file *file)
768 {
769         struct drm_i915_private *dev_priv = to_i915(dev);
770         struct drm_i915_gem_userptr *args = data;
771         struct drm_i915_gem_object *obj;
772         int ret;
773         u32 handle;
774
775         if (!HAS_LLC(dev_priv) && !HAS_SNOOP(dev_priv)) {
776                 /* We cannot support coherent userptr objects on hw without
777                  * LLC and broken snooping.
778                  */
779                 return -ENODEV;
780         }
781
782         if (args->flags & ~(I915_USERPTR_READ_ONLY |
783                             I915_USERPTR_UNSYNCHRONIZED))
784                 return -EINVAL;
785
786         if (!args->user_size)
787                 return -EINVAL;
788
789         if (offset_in_page(args->user_ptr | args->user_size))
790                 return -EINVAL;
791
792         if (!access_ok(args->flags & I915_USERPTR_READ_ONLY ? VERIFY_READ : VERIFY_WRITE,
793                        (char __user *)(unsigned long)args->user_ptr, args->user_size))
794                 return -EFAULT;
795
796         if (args->flags & I915_USERPTR_READ_ONLY) {
797                 struct i915_hw_ppgtt *ppgtt;
798
799                 /*
800                  * On almost all of the older hw, we cannot tell the GPU that
801                  * a page is readonly.
802                  */
803                 ppgtt = dev_priv->kernel_context->ppgtt;
804                 if (!ppgtt || !ppgtt->vm.has_read_only)
805                         return -ENODEV;
806         }
807
808         obj = i915_gem_object_alloc(dev_priv);
809         if (obj == NULL)
810                 return -ENOMEM;
811
812         drm_gem_private_object_init(dev, &obj->base, args->user_size);
813         i915_gem_object_init(obj, &i915_gem_userptr_ops);
814         obj->read_domains = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
815         obj->write_domain = I915_GEM_DOMAIN_CPU;
816         i915_gem_object_set_cache_coherency(obj, I915_CACHE_LLC);
817
818         obj->userptr.ptr = args->user_ptr;
819         if (args->flags & I915_USERPTR_READ_ONLY)
820                 i915_gem_object_set_readonly(obj);
821
822         /* And keep a pointer to the current->mm for resolving the user pages
823          * at binding. This means that we need to hook into the mmu_notifier
824          * in order to detect if the mmu is destroyed.
825          */
826         ret = i915_gem_userptr_init__mm_struct(obj);
827         if (ret == 0)
828                 ret = i915_gem_userptr_init__mmu_notifier(obj, args->flags);
829         if (ret == 0)
830                 ret = drm_gem_handle_create(file, &obj->base, &handle);
831
832         /* drop reference from allocate - handle holds it now */
833         i915_gem_object_put(obj);
834         if (ret)
835                 return ret;
836
837         args->handle = handle;
838         return 0;
839 }
840
841 int i915_gem_init_userptr(struct drm_i915_private *dev_priv)
842 {
843         mutex_init(&dev_priv->mm_lock);
844         hash_init(dev_priv->mm_structs);
845
846         dev_priv->mm.userptr_wq =
847                 alloc_workqueue("i915-userptr-acquire",
848                                 WQ_HIGHPRI | WQ_UNBOUND,
849                                 0);
850         if (!dev_priv->mm.userptr_wq)
851                 return -ENOMEM;
852
853         return 0;
854 }
855
856 void i915_gem_cleanup_userptr(struct drm_i915_private *dev_priv)
857 {
858         destroy_workqueue(dev_priv->mm.userptr_wq);
859 }