sound/pci/emu10k1/memory.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) by Jaroslav Kysela <perex@perex.cz>
   3  *  Copyright (c) by Takashi Iwai <tiwai@suse.de>
   4  *
   5  *  EMU10K1 memory page allocation (PTB area)
   6  *
   7  *
   8  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11  *   (at your option) any later version.
  12  *
  13  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  *   GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  *   along with this program; if not, write to the Free Software
  20  *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  21  *
  22  */
  23
  24 #include <linux/pci.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/time.h>
  27 #include <linux/mutex.h>
  28
  29 #include <sound/core.h>
  30 #include <sound/emu10k1.h>
  31
  32 /* page arguments of these two macros are Emu page (4096 bytes), not like
  33  * aligned pages in others
  34  */
  35 #define __set_ptb_entry(emu,page,addr) \
  36         (((u32 *)(emu)->ptb_pages.area)[page] = cpu_to_le32(((addr) << 1) | (page)))
  37
  38 #define UNIT_PAGES              (PAGE_SIZE / EMUPAGESIZE)
  39 #define MAX_ALIGN_PAGES         (MAXPAGES / UNIT_PAGES)
  40 /* get aligned page from offset address */
  41 #define get_aligned_page(offset)        ((offset) >> PAGE_SHIFT)
  42 /* get offset address from aligned page */
  43 #define aligned_page_offset(page)       ((page) << PAGE_SHIFT)
  44
  45 #if PAGE_SIZE == 4096
  46 /* page size == EMUPAGESIZE */
  47 /* fill PTB entrie(s) corresponding to page with addr */
  48 #define set_ptb_entry(emu,page,addr)    __set_ptb_entry(emu,page,addr)
  49 /* fill PTB entrie(s) corresponding to page with silence pointer */
  50 #define set_silent_ptb(emu,page)        __set_ptb_entry(emu,page,emu->silent_page.addr)
  51 #else
  52 /* fill PTB entries -- we need to fill UNIT_PAGES entries */
  53 static inline void set_ptb_entry(struct snd_emu10k1 *emu, int page, dma_addr_t addr)
  54 {
  55         int i;
  56         page *= UNIT_PAGES;
  57         for (i = 0; i < UNIT_PAGES; i++, page++) {
  58                 __set_ptb_entry(emu, page, addr);
  59                 addr += EMUPAGESIZE;
  60         }
  61 }
  62 static inline void set_silent_ptb(struct snd_emu10k1 *emu, int page)
  63 {
  64         int i;
  65         page *= UNIT_PAGES;
  66         for (i = 0; i < UNIT_PAGES; i++, page++)
  67                 /* do not increment ptr */
  68                 __set_ptb_entry(emu, page, emu->silent_page.addr);
  69 }
  70 #endif /* PAGE_SIZE */
  71
  72
  73 /*
  74  */
  75 static int synth_alloc_pages(struct snd_emu10k1 *hw, struct snd_emu10k1_memblk *blk);
  76 static int synth_free_pages(struct snd_emu10k1 *hw, struct snd_emu10k1_memblk *blk);
  77
  78 #define get_emu10k1_memblk(l,member)    list_entry(l, struct snd_emu10k1_memblk, member)
  79
  80
  81 /* initialize emu10k1 part */
  82 static void emu10k1_memblk_init(struct snd_emu10k1_memblk *blk)
  83 {
  84         blk->mapped_page = -1;
  85         INIT_LIST_HEAD(&blk->mapped_link);
  86         INIT_LIST_HEAD(&blk->mapped_order_link);
  87         blk->map_locked = 0;
  88
  89         blk->first_page = get_aligned_page(blk->mem.offset);
  90         blk->last_page = get_aligned_page(blk->mem.offset + blk->mem.size - 1);
  91         blk->pages = blk->last_page - blk->first_page + 1;
  92 }
  93
  94 /*
  95  * search empty region on PTB with the given size
  96  *
  97  * if an empty region is found, return the page and store the next mapped block
  98  * in nextp
  99  * if not found, return a negative error code.
 100  */
 101 static int search_empty_map_area(struct snd_emu10k1 *emu, int npages, struct list_head **nextp)
 102 {
 103         int page = 0, found_page = -ENOMEM;
 104         int max_size = npages;
 105         int size;
 106         struct list_head *candidate = &emu->mapped_link_head;
 107         struct list_head *pos;
 108
 109         list_for_each (pos, &emu->mapped_link_head) {
 110                 struct snd_emu10k1_memblk *blk = get_emu10k1_memblk(pos, mapped_link);
 111                 if (blk->mapped_page < 0)
 112                         continue;
 113                 size = blk->mapped_page - page;
 114                 if (size == npages) {
 115                         *nextp = pos;
 116                         return page;
 117                 }
 118                 else if (size > max_size) {
 119                         /* we look for the maximum empty hole */
 120                         max_size = size;
 121                         candidate = pos;
 122                         found_page = page;
 123                 }
 124                 page = blk->mapped_page + blk->pages;
 125         }
 126         size = MAX_ALIGN_PAGES - page;
 127         if (size >= max_size) {
 128                 *nextp = pos;
 129                 return page;
 130         }
 131         *nextp = candidate;
 132         return found_page;
 133 }
 134
 135 /*
 136  * map a memory block onto emu10k1's PTB
 137  *
 138  * call with memblk_lock held
 139  */
 140 static int map_memblk(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_emu10k1_memblk *blk)
 141 {
 142         int page, pg;
 143         struct list_head *next;
 144
 145         page = search_empty_map_area(emu, blk->pages, &next);
 146         if (page < 0) /* not found */
 147                 return page;
 148         /* insert this block in the proper position of mapped list */
 149         list_add_tail(&blk->mapped_link, next);
 150         /* append this as a newest block in order list */
 151         list_add_tail(&blk->mapped_order_link, &emu->mapped_order_link_head);
 152         blk->mapped_page = page;
 153         /* fill PTB */
 154         for (pg = blk->first_page; pg <= blk->last_page; pg++) {
 155                 set_ptb_entry(emu, page, emu->page_addr_table[pg]);
 156                 page++;
 157         }
 158         return 0;
 159 }
 160
 161 /*
 162  * unmap the block
 163  * return the size of resultant empty pages
 164  *
 165  * call with memblk_lock held
 166  */
 167 static int unmap_memblk(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_emu10k1_memblk *blk)
 168 {
 169         int start_page, end_page, mpage, pg;
 170         struct list_head *p;
 171         struct snd_emu10k1_memblk *q;
 172
 173         /* calculate the expected size of empty region */
 174         if ((p = blk->mapped_link.prev) != &emu->mapped_link_head) {
 175                 q = get_emu10k1_memblk(p, mapped_link);
 176                 start_page = q->mapped_page + q->pages;
 177         } else
 178                 start_page = 0;
 179         if ((p = blk->mapped_link.next) != &emu->mapped_link_head) {
 180                 q = get_emu10k1_memblk(p, mapped_link);
 181                 end_page = q->mapped_page;
 182         } else
 183                 end_page = MAX_ALIGN_PAGES;
 184
 185         /* remove links */
 186         list_del(&blk->mapped_link);
 187         list_del(&blk->mapped_order_link);
 188         /* clear PTB */
 189         mpage = blk->mapped_page;
 190         for (pg = blk->first_page; pg <= blk->last_page; pg++) {
 191                 set_silent_ptb(emu, mpage);
 192                 mpage++;
 193         }
 194         blk->mapped_page = -1;
 195         return end_page - start_page; /* return the new empty size */
 196 }
 197
 198 /*
 199  * search empty pages with the given size, and create a memory block
 200  *
 201  * unlike synth_alloc the memory block is aligned to the page start
 202  */
 203 static struct snd_emu10k1_memblk *
 204 search_empty(struct snd_emu10k1 *emu, int size)
 205 {
 206         struct list_head *p;
 207         struct snd_emu10k1_memblk *blk;
 208         int page, psize;
 209
 210         psize = get_aligned_page(size + PAGE_SIZE -1);
 211         page = 0;
 212         list_for_each(p, &emu->memhdr->block) {
 213                 blk = get_emu10k1_memblk(p, mem.list);
 214                 if (page + psize <= blk->first_page)
 215                         goto __found_pages;
 216                 page = blk->last_page + 1;
 217         }
 218         if (page + psize > emu->max_cache_pages)
 219                 return NULL;
 220
 221 __found_pages:
 222         /* create a new memory block */
 223         blk = (struct snd_emu10k1_memblk *)__snd_util_memblk_new(emu->memhdr, psize << PAGE_SHIFT, p->prev);
 224         if (blk == NULL)
 225                 return NULL;
 226         blk->mem.offset = aligned_page_offset(page); /* set aligned offset */
 227         emu10k1_memblk_init(blk);
 228         return blk;
 229 }
 230
 231
 232 /*
 233  * check if the given pointer is valid for pages
 234  */
 235 static int is_valid_page(struct snd_emu10k1 *emu, dma_addr_t addr)
 236 {
 237         if (addr & ~emu->dma_mask) {
 238                 snd_printk(KERN_ERR "max memory size is 0x%lx (addr = 0x%lx)!!\n", emu->dma_mask, (unsigned long)addr);
 239                 return 0;
 240         }
 241         if (addr & (EMUPAGESIZE-1)) {
 242                 snd_printk(KERN_ERR "page is not aligned\n");
 243                 return 0;
 244         }
 245         return 1;
 246 }
 247
 248 /*
 249  * map the given memory block on PTB.
 250  * if the block is already mapped, update the link order.
 251  * if no empty pages are found, tries to release unsed memory blocks
 252  * and retry the mapping.
 253  */
 254 int snd_emu10k1_memblk_map(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_emu10k1_memblk *blk)
 255 {
 256         int err;
 257         int size;
 258         struct list_head *p, *nextp;
 259         struct snd_emu10k1_memblk *deleted;
 260         unsigned long flags;
 261
 262         spin_lock_irqsave(&emu->memblk_lock, flags);
 263         if (blk->mapped_page >= 0) {
 264                 /* update order link */
 265                 list_del(&blk->mapped_order_link);
 266                 list_add_tail(&blk->mapped_order_link, &emu->mapped_order_link_head);
 267                 spin_unlock_irqrestore(&emu->memblk_lock, flags);
 268                 return 0;
 269         }
 270         if ((err = map_memblk(emu, blk)) < 0) {
 271                 /* no enough page - try to unmap some blocks */
 272                 /* starting from the oldest block */
 273                 p = emu->mapped_order_link_head.next;
 274                 for (; p != &emu->mapped_order_link_head; p = nextp) {
 275                         nextp = p->next;
 276                         deleted = get_emu10k1_memblk(p, mapped_order_link);
 277                         if (deleted->map_locked)
 278                                 continue;
 279                         size = unmap_memblk(emu, deleted);
 280                         if (size >= blk->pages) {
 281                                 /* ok the empty region is enough large */
 282                                 err = map_memblk(emu, blk);
 283                                 break;
 284                         }
 285                 }
 286         }
 287         spin_unlock_irqrestore(&emu->memblk_lock, flags);
 288         return err;
 289 }
 290
 291 EXPORT_SYMBOL(snd_emu10k1_memblk_map);
 292
 293 /*
 294  * page allocation for DMA
 295  */
 296 struct snd_util_memblk *
 297 snd_emu10k1_alloc_pages(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_pcm_substream *substream)
 298 {
 299         struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;
 300         struct snd_util_memhdr *hdr;
 301         struct snd_emu10k1_memblk *blk;
 302         int page, err, idx;
 303
 304         if (snd_BUG_ON(!emu))
 305                 return NULL;
 306         if (snd_BUG_ON(runtime->dma_bytes <= 0 ||
 307                        runtime->dma_bytes >= MAXPAGES * EMUPAGESIZE))
 308                 return NULL;
 309         hdr = emu->memhdr;
 310         if (snd_BUG_ON(!hdr))
 311                 return NULL;
 312
 313         mutex_lock(&hdr->block_mutex);
 314         blk = search_empty(emu, runtime->dma_bytes);
 315         if (blk == NULL) {
 316                 mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 317                 return NULL;
 318         }
 319         /* fill buffer addresses but pointers are not stored so that
 320          * snd_free_pci_page() is not called in in synth_free()
 321          */
 322         idx = 0;
 323         for (page = blk->first_page; page <= blk->last_page; page++, idx++) {
 324                 unsigned long ofs = idx << PAGE_SHIFT;
 325                 dma_addr_t addr;
 326                 addr = snd_pcm_sgbuf_get_addr(substream, ofs);
 327                 if (! is_valid_page(emu, addr)) {
 328                         printk(KERN_ERR "emu: failure page = %d\n", idx);
 329                         mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 330                         return NULL;
 331                 }
 332                 emu->page_addr_table[page] = addr;
 333                 emu->page_ptr_table[page] = NULL;
 334         }
 335
 336         /* set PTB entries */
 337         blk->map_locked = 1; /* do not unmap this block! */
 338         err = snd_emu10k1_memblk_map(emu, blk);
 339         if (err < 0) {
 340                 __snd_util_mem_free(hdr, (struct snd_util_memblk *)blk);
 341                 mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 342                 return NULL;
 343         }
 344         mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 345         return (struct snd_util_memblk *)blk;
 346 }
 347
 348
 349 /*
 350  * release DMA buffer from page table
 351  */
 352 int snd_emu10k1_free_pages(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_util_memblk *blk)
 353 {
 354         if (snd_BUG_ON(!emu || !blk))
 355                 return -EINVAL;
 356         return snd_emu10k1_synth_free(emu, blk);
 357 }
 358
 359
 360 /*
 361  * memory allocation using multiple pages (for synth)
 362  * Unlike the DMA allocation above, non-contiguous pages are assined.
 363  */
 364
 365 /*
 366  * allocate a synth sample area
 367  */
 368 struct snd_util_memblk *
 369 snd_emu10k1_synth_alloc(struct snd_emu10k1 *hw, unsigned int size)
 370 {
 371         struct snd_emu10k1_memblk *blk;
 372         struct snd_util_memhdr *hdr = hw->memhdr;
 373
 374         mutex_lock(&hdr->block_mutex);
 375         blk = (struct snd_emu10k1_memblk *)__snd_util_mem_alloc(hdr, size);
 376         if (blk == NULL) {
 377                 mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 378                 return NULL;
 379         }
 380         if (synth_alloc_pages(hw, blk)) {
 381                 __snd_util_mem_free(hdr, (struct snd_util_memblk *)blk);
 382                 mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 383                 return NULL;
 384         }
 385         snd_emu10k1_memblk_map(hw, blk);
 386         mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 387         return (struct snd_util_memblk *)blk;
 388 }
 389
 390 EXPORT_SYMBOL(snd_emu10k1_synth_alloc);
 391
 392 /*
 393  * free a synth sample area
 394  */
 395 int
 396 snd_emu10k1_synth_free(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_util_memblk *memblk)
 397 {
 398         struct snd_util_memhdr *hdr = emu->memhdr;
 399         struct snd_emu10k1_memblk *blk = (struct snd_emu10k1_memblk *)memblk;
 400         unsigned long flags;
 401
 402         mutex_lock(&hdr->block_mutex);
 403         spin_lock_irqsave(&emu->memblk_lock, flags);
 404         if (blk->mapped_page >= 0)
 405                 unmap_memblk(emu, blk);
 406         spin_unlock_irqrestore(&emu->memblk_lock, flags);
 407         synth_free_pages(emu, blk);
 408          __snd_util_mem_free(hdr, memblk);
 409         mutex_unlock(&hdr->block_mutex);
 410         return 0;
 411 }
 412
 413 EXPORT_SYMBOL(snd_emu10k1_synth_free);
 414
 415 /* check new allocation range */
 416 static void get_single_page_range(struct snd_util_memhdr *hdr,
 417                                   struct snd_emu10k1_memblk *blk,
 418                                   int *first_page_ret, int *last_page_ret)
 419 {
 420         struct list_head *p;
 421         struct snd_emu10k1_memblk *q;
 422         int first_page, last_page;
 423         first_page = blk->first_page;
 424         if ((p = blk->mem.list.prev) != &hdr->block) {
 425                 q = get_emu10k1_memblk(p, mem.list);
 426                 if (q->last_page == first_page)
 427                         first_page++;  /* first page was already allocated */
 428         }
 429         last_page = blk->last_page;
 430         if ((p = blk->mem.list.next) != &hdr->block) {
 431                 q = get_emu10k1_memblk(p, mem.list);
 432                 if (q->first_page == last_page)
 433                         last_page--; /* last page was already allocated */
 434         }
 435         *first_page_ret = first_page;
 436         *last_page_ret = last_page;
 437 }
 438
 439 /* release allocated pages */
 440 static void __synth_free_pages(struct snd_emu10k1 *emu, int first_page,
 441                                int last_page)
 442 {
 443         int page;
 444
 445         for (page = first_page; page <= last_page; page++) {
 446                 free_page((unsigned long)emu->page_ptr_table[page]);
 447                 emu->page_addr_table[page] = 0;
 448                 emu->page_ptr_table[page] = NULL;
 449         }
 450 }
 451
 452 /*
 453  * allocate kernel pages
 454  */
 455 static int synth_alloc_pages(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_emu10k1_memblk *blk)
 456 {
 457         int page, first_page, last_page;
 458
 459         emu10k1_memblk_init(blk);
 460         get_single_page_range(emu->memhdr, blk, &first_page, &last_page);
 461         /* allocate kernel pages */
 462         for (page = first_page; page <= last_page; page++) {
 463                 /* first try to allocate from <4GB zone */
 464                 struct page *p = alloc_page(GFP_KERNEL | GFP_DMA32 |
 465                                             __GFP_NOWARN);
 466                 if (!p || (page_to_pfn(p) & ~(emu->dma_mask >> PAGE_SHIFT))) {
 467                         if (p)
 468                                 __free_page(p);
 469                         /* try to allocate from <16MB zone */
 470                         p = alloc_page(GFP_ATOMIC | GFP_DMA |
 471                                        __GFP_NORETRY | /* no OOM-killer */
 472                                        __GFP_NOWARN);
 473                 }
 474                 if (!p) {
 475                         __synth_free_pages(emu, first_page, page - 1);
 476                         return -ENOMEM;
 477                 }
 478                 emu->page_addr_table[page] = page_to_phys(p);
 479                 emu->page_ptr_table[page] = page_address(p);
 480         }
 481         return 0;
 482 }
 483
 484 /*
 485  * free pages
 486  */
 487 static int synth_free_pages(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_emu10k1_memblk *blk)
 488 {
 489         int first_page, last_page;
 490
 491         get_single_page_range(emu->memhdr, blk, &first_page, &last_page);
 492         __synth_free_pages(emu, first_page, last_page);
 493         return 0;
 494 }
 495
 496 /* calculate buffer pointer from offset address */
 497 static inline void *offset_ptr(struct snd_emu10k1 *emu, int page, int offset)
 498 {
 499         char *ptr;
 500         if (snd_BUG_ON(page < 0 || page >= emu->max_cache_pages))
 501                 return NULL;
 502         ptr = emu->page_ptr_table[page];
 503         if (! ptr) {
 504                 printk(KERN_ERR "emu10k1: access to NULL ptr: page = %d\n", page);
 505                 return NULL;
 506         }
 507         ptr += offset & (PAGE_SIZE - 1);
 508         return (void*)ptr;
 509 }
 510
 511 /*
 512  * bzero(blk + offset, size)
 513  */
 514 int snd_emu10k1_synth_bzero(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_util_memblk *blk,
 515                             int offset, int size)
 516 {
 517         int page, nextofs, end_offset, temp, temp1;
 518         void *ptr;
 519         struct snd_emu10k1_memblk *p = (struct snd_emu10k1_memblk *)blk;
 520
 521         offset += blk->offset & (PAGE_SIZE - 1);
 522         end_offset = offset + size;
 523         page = get_aligned_page(offset);
 524         do {
 525                 nextofs = aligned_page_offset(page + 1);
 526                 temp = nextofs - offset;
 527                 temp1 = end_offset - offset;
 528                 if (temp1 < temp)
 529                         temp = temp1;
 530                 ptr = offset_ptr(emu, page + p->first_page, offset);
 531                 if (ptr)
 532                         memset(ptr, 0, temp);
 533                 offset = nextofs;
 534                 page++;
 535         } while (offset < end_offset);
 536         return 0;
 537 }
 538
 539 EXPORT_SYMBOL(snd_emu10k1_synth_bzero);
 540
 541 /*
 542  * copy_from_user(blk + offset, data, size)
 543  */
 544 int snd_emu10k1_synth_copy_from_user(struct snd_emu10k1 *emu, struct snd_util_memblk *blk,
 545                                      int offset, const char __user *data, int size)
 546 {
 547         int page, nextofs, end_offset, temp, temp1;
 548         void *ptr;
 549         struct snd_emu10k1_memblk *p = (struct snd_emu10k1_memblk *)blk;
 550
 551         offset += blk->offset & (PAGE_SIZE - 1);
 552         end_offset = offset + size;
 553         page = get_aligned_page(offset);
 554         do {
 555                 nextofs = aligned_page_offset(page + 1);
 556                 temp = nextofs - offset;
 557                 temp1 = end_offset - offset;
 558                 if (temp1 < temp)
 559                         temp = temp1;
 560                 ptr = offset_ptr(emu, page + p->first_page, offset);
 561                 if (ptr && copy_from_user(ptr, data, temp))
 562                         return -EFAULT;
 563                 offset = nextofs;
 564                 data += temp;
 565                 page++;
 566         } while (offset < end_offset);
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 EXPORT_SYMBOL(snd_emu10k1_synth_copy_from_user);