USB: introduce usb_anchor
[h-e-n] / drivers / usb / core / urb.c
1 #include <linux/module.h>
2 #include <linux/string.h>
3 #include <linux/bitops.h>
4 #include <linux/slab.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/usb.h>
7 #include <linux/wait.h>
8 #include "hcd.h"
9
10 #define to_urb(d) container_of(d, struct urb, kref)
11
12 static void urb_destroy(struct kref *kref)
13 {
14         struct urb *urb = to_urb(kref);
15
16         kfree(urb);
17 }
18
19 /**
20  * usb_init_urb - initializes a urb so that it can be used by a USB driver
21  * @urb: pointer to the urb to initialize
22  *
23  * Initializes a urb so that the USB subsystem can use it properly.
24  *
25  * If a urb is created with a call to usb_alloc_urb() it is not
26  * necessary to call this function.  Only use this if you allocate the
27  * space for a struct urb on your own.  If you call this function, be
28  * careful when freeing the memory for your urb that it is no longer in
29  * use by the USB core.
30  *
31  * Only use this function if you _really_ understand what you are doing.
32  */
33 void usb_init_urb(struct urb *urb)
34 {
35         if (urb) {
36                 memset(urb, 0, sizeof(*urb));
37                 kref_init(&urb->kref);
38                 spin_lock_init(&urb->lock);
39                 INIT_LIST_HEAD(&urb->anchor_list);
40         }
41 }
42
43 /**
44  * usb_alloc_urb - creates a new urb for a USB driver to use
45  * @iso_packets: number of iso packets for this urb
46  * @mem_flags: the type of memory to allocate, see kmalloc() for a list of
47  *      valid options for this.
48  *
49  * Creates an urb for the USB driver to use, initializes a few internal
50  * structures, incrementes the usage counter, and returns a pointer to it.
51  *
52  * If no memory is available, NULL is returned.
53  *
54  * If the driver want to use this urb for interrupt, control, or bulk
55  * endpoints, pass '0' as the number of iso packets.
56  *
57  * The driver must call usb_free_urb() when it is finished with the urb.
58  */
59 struct urb *usb_alloc_urb(int iso_packets, gfp_t mem_flags)
60 {
61         struct urb *urb;
62
63         urb = kmalloc(sizeof(struct urb) +
64                 iso_packets * sizeof(struct usb_iso_packet_descriptor),
65                 mem_flags);
66         if (!urb) {
67                 err("alloc_urb: kmalloc failed");
68                 return NULL;
69         }
70         usb_init_urb(urb);
71         return urb;
72 }
73
74 /**
75  * usb_free_urb - frees the memory used by a urb when all users of it are finished
76  * @urb: pointer to the urb to free, may be NULL
77  *
78  * Must be called when a user of a urb is finished with it.  When the last user
79  * of the urb calls this function, the memory of the urb is freed.
80  *
81  * Note: The transfer buffer associated with the urb is not freed, that must be
82  * done elsewhere.
83  */
84 void usb_free_urb(struct urb *urb)
85 {
86         if (urb)
87                 kref_put(&urb->kref, urb_destroy);
88 }
89
90 /**
91  * usb_get_urb - increments the reference count of the urb
92  * @urb: pointer to the urb to modify, may be NULL
93  *
94  * This must be  called whenever a urb is transferred from a device driver to a
95  * host controller driver.  This allows proper reference counting to happen
96  * for urbs.
97  *
98  * A pointer to the urb with the incremented reference counter is returned.
99  */
100 struct urb * usb_get_urb(struct urb *urb)
101 {
102         if (urb)
103                 kref_get(&urb->kref);
104         return urb;
105 }
106
107 /**
108  * usb_anchor_urb - anchors an URB while it is processed
109  * @urb: pointer to the urb to anchor
110  * @anchor: pointer to the anchor
111  *
112  * This can be called to have access to URBs which are to be executed
113  * without bothering to track them
114  */
115 void usb_anchor_urb(struct urb *urb, struct usb_anchor *anchor)
116 {
117         unsigned long flags;
118
119         spin_lock_irqsave(&anchor->lock, flags);
120         usb_get_urb(urb);
121         list_add_tail(&urb->anchor_list, &anchor->urb_list);
122         urb->anchor = anchor;
123         spin_unlock_irqrestore(&anchor->lock, flags);
124 }
125 EXPORT_SYMBOL_GPL(usb_anchor_urb);
126
127 /**
128  * usb_unanchor_urb - unanchors an URB
129  * @urb: pointer to the urb to anchor
130  *
131  * Call this to stop the system keeping track of this URB
132  */
133 void usb_unanchor_urb(struct urb *urb)
134 {
135         unsigned long flags;
136         struct usb_anchor *anchor;
137
138         if (!urb)
139                 return;
140
141         anchor = urb->anchor;
142         if (!anchor)
143                 return;
144
145         spin_lock_irqsave(&anchor->lock, flags);
146         if (unlikely(anchor != urb->anchor)) {
147                 /* we've lost the race to another thread */
148                 spin_unlock_irqrestore(&anchor->lock, flags);
149                 return;
150         }
151         urb->anchor = NULL;
152         list_del(&urb->anchor_list);
153         spin_unlock_irqrestore(&anchor->lock, flags);
154         usb_put_urb(urb);
155         if (list_empty(&anchor->urb_list))
156                 wake_up(&anchor->wait);
157 }
158 EXPORT_SYMBOL_GPL(usb_unanchor_urb);
159
160 /*-------------------------------------------------------------------*/
161
162 /**
163  * usb_submit_urb - issue an asynchronous transfer request for an endpoint
164  * @urb: pointer to the urb describing the request
165  * @mem_flags: the type of memory to allocate, see kmalloc() for a list
166  *      of valid options for this.
167  *
168  * This submits a transfer request, and transfers control of the URB
169  * describing that request to the USB subsystem.  Request completion will
170  * be indicated later, asynchronously, by calling the completion handler.
171  * The three types of completion are success, error, and unlink
172  * (a software-induced fault, also called "request cancellation").  
173  *
174  * URBs may be submitted in interrupt context.
175  *
176  * The caller must have correctly initialized the URB before submitting
177  * it.  Functions such as usb_fill_bulk_urb() and usb_fill_control_urb() are
178  * available to ensure that most fields are correctly initialized, for
179  * the particular kind of transfer, although they will not initialize
180  * any transfer flags.
181  *
182  * Successful submissions return 0; otherwise this routine returns a
183  * negative error number.  If the submission is successful, the complete()
184  * callback from the URB will be called exactly once, when the USB core and
185  * Host Controller Driver (HCD) are finished with the URB.  When the completion
186  * function is called, control of the URB is returned to the device
187  * driver which issued the request.  The completion handler may then
188  * immediately free or reuse that URB.
189  *
190  * With few exceptions, USB device drivers should never access URB fields
191  * provided by usbcore or the HCD until its complete() is called.
192  * The exceptions relate to periodic transfer scheduling.  For both
193  * interrupt and isochronous urbs, as part of successful URB submission
194  * urb->interval is modified to reflect the actual transfer period used
195  * (normally some power of two units).  And for isochronous urbs,
196  * urb->start_frame is modified to reflect when the URB's transfers were
197  * scheduled to start.  Not all isochronous transfer scheduling policies
198  * will work, but most host controller drivers should easily handle ISO
199  * queues going from now until 10-200 msec into the future.
200  *
201  * For control endpoints, the synchronous usb_control_msg() call is
202  * often used (in non-interrupt context) instead of this call.
203  * That is often used through convenience wrappers, for the requests
204  * that are standardized in the USB 2.0 specification.  For bulk
205  * endpoints, a synchronous usb_bulk_msg() call is available.
206  *
207  * Request Queuing:
208  *
209  * URBs may be submitted to endpoints before previous ones complete, to
210  * minimize the impact of interrupt latencies and system overhead on data
211  * throughput.  With that queuing policy, an endpoint's queue would never
212  * be empty.  This is required for continuous isochronous data streams,
213  * and may also be required for some kinds of interrupt transfers. Such
214  * queuing also maximizes bandwidth utilization by letting USB controllers
215  * start work on later requests before driver software has finished the
216  * completion processing for earlier (successful) requests.
217  *
218  * As of Linux 2.6, all USB endpoint transfer queues support depths greater
219  * than one.  This was previously a HCD-specific behavior, except for ISO
220  * transfers.  Non-isochronous endpoint queues are inactive during cleanup
221  * after faults (transfer errors or cancellation).
222  *
223  * Reserved Bandwidth Transfers:
224  *
225  * Periodic transfers (interrupt or isochronous) are performed repeatedly,
226  * using the interval specified in the urb.  Submitting the first urb to
227  * the endpoint reserves the bandwidth necessary to make those transfers.
228  * If the USB subsystem can't allocate sufficient bandwidth to perform
229  * the periodic request, submitting such a periodic request should fail.
230  *
231  * Device drivers must explicitly request that repetition, by ensuring that
232  * some URB is always on the endpoint's queue (except possibly for short
233  * periods during completion callacks).  When there is no longer an urb
234  * queued, the endpoint's bandwidth reservation is canceled.  This means
235  * drivers can use their completion handlers to ensure they keep bandwidth
236  * they need, by reinitializing and resubmitting the just-completed urb
237  * until the driver longer needs that periodic bandwidth.
238  *
239  * Memory Flags:
240  *
241  * The general rules for how to decide which mem_flags to use
242  * are the same as for kmalloc.  There are four
243  * different possible values; GFP_KERNEL, GFP_NOFS, GFP_NOIO and
244  * GFP_ATOMIC.
245  *
246  * GFP_NOFS is not ever used, as it has not been implemented yet.
247  *
248  * GFP_ATOMIC is used when
249  *   (a) you are inside a completion handler, an interrupt, bottom half,
250  *       tasklet or timer, or
251  *   (b) you are holding a spinlock or rwlock (does not apply to
252  *       semaphores), or
253  *   (c) current->state != TASK_RUNNING, this is the case only after
254  *       you've changed it.
255  * 
256  * GFP_NOIO is used in the block io path and error handling of storage
257  * devices.
258  *
259  * All other situations use GFP_KERNEL.
260  *
261  * Some more specific rules for mem_flags can be inferred, such as
262  *  (1) start_xmit, timeout, and receive methods of network drivers must
263  *      use GFP_ATOMIC (they are called with a spinlock held);
264  *  (2) queuecommand methods of scsi drivers must use GFP_ATOMIC (also
265  *      called with a spinlock held);
266  *  (3) If you use a kernel thread with a network driver you must use
267  *      GFP_NOIO, unless (b) or (c) apply;
268  *  (4) after you have done a down() you can use GFP_KERNEL, unless (b) or (c)
269  *      apply or your are in a storage driver's block io path;
270  *  (5) USB probe and disconnect can use GFP_KERNEL unless (b) or (c) apply; and
271  *  (6) changing firmware on a running storage or net device uses
272  *      GFP_NOIO, unless b) or c) apply
273  *
274  */
275 int usb_submit_urb(struct urb *urb, gfp_t mem_flags)
276 {
277         int                     pipe, temp, max;
278         struct usb_device       *dev;
279         int                     is_out;
280
281         if (!urb || urb->hcpriv || !urb->complete)
282                 return -EINVAL;
283         if (!(dev = urb->dev) ||
284             (dev->state < USB_STATE_DEFAULT) ||
285             (!dev->bus) || (dev->devnum <= 0))
286                 return -ENODEV;
287         if (dev->bus->controller->power.power_state.event != PM_EVENT_ON
288                         || dev->state == USB_STATE_SUSPENDED)
289                 return -EHOSTUNREACH;
290
291         urb->status = -EINPROGRESS;
292         urb->actual_length = 0;
293
294         /* Lots of sanity checks, so HCDs can rely on clean data
295          * and don't need to duplicate tests
296          */
297         pipe = urb->pipe;
298         temp = usb_pipetype(pipe);
299         is_out = usb_pipeout(pipe);
300
301         if (!usb_pipecontrol(pipe) && dev->state < USB_STATE_CONFIGURED)
302                 return -ENODEV;
303
304         /* FIXME there should be a sharable lock protecting us against
305          * config/altsetting changes and disconnects, kicking in here.
306          * (here == before maxpacket, and eventually endpoint type,
307          * checks get made.)
308          */
309
310         max = usb_maxpacket(dev, pipe, is_out);
311         if (max <= 0) {
312                 dev_dbg(&dev->dev,
313                         "bogus endpoint ep%d%s in %s (bad maxpacket %d)\n",
314                         usb_pipeendpoint(pipe), is_out ? "out" : "in",
315                         __FUNCTION__, max);
316                 return -EMSGSIZE;
317         }
318
319         /* periodic transfers limit size per frame/uframe,
320          * but drivers only control those sizes for ISO.
321          * while we're checking, initialize return status.
322          */
323         if (temp == PIPE_ISOCHRONOUS) {
324                 int     n, len;
325
326                 /* "high bandwidth" mode, 1-3 packets/uframe? */
327                 if (dev->speed == USB_SPEED_HIGH) {
328                         int     mult = 1 + ((max >> 11) & 0x03);
329                         max &= 0x07ff;
330                         max *= mult;
331                 }
332
333                 if (urb->number_of_packets <= 0)                    
334                         return -EINVAL;
335                 for (n = 0; n < urb->number_of_packets; n++) {
336                         len = urb->iso_frame_desc[n].length;
337                         if (len < 0 || len > max) 
338                                 return -EMSGSIZE;
339                         urb->iso_frame_desc[n].status = -EXDEV;
340                         urb->iso_frame_desc[n].actual_length = 0;
341                 }
342         }
343
344         /* the I/O buffer must be mapped/unmapped, except when length=0 */
345         if (urb->transfer_buffer_length < 0)
346                 return -EMSGSIZE;
347
348 #ifdef DEBUG
349         /* stuff that drivers shouldn't do, but which shouldn't
350          * cause problems in HCDs if they get it wrong.
351          */
352         {
353         unsigned int    orig_flags = urb->transfer_flags;
354         unsigned int    allowed;
355
356         /* enforce simple/standard policy */
357         allowed = (URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP | URB_NO_SETUP_DMA_MAP |
358                         URB_NO_INTERRUPT);
359         switch (temp) {
360         case PIPE_BULK:
361                 if (is_out)
362                         allowed |= URB_ZERO_PACKET;
363                 /* FALLTHROUGH */
364         case PIPE_CONTROL:
365                 allowed |= URB_NO_FSBR; /* only affects UHCI */
366                 /* FALLTHROUGH */
367         default:                        /* all non-iso endpoints */
368                 if (!is_out)
369                         allowed |= URB_SHORT_NOT_OK;
370                 break;
371         case PIPE_ISOCHRONOUS:
372                 allowed |= URB_ISO_ASAP;
373                 break;
374         }
375         urb->transfer_flags &= allowed;
376
377         /* fail if submitter gave bogus flags */
378         if (urb->transfer_flags != orig_flags) {
379                 err("BOGUS urb flags, %x --> %x",
380                         orig_flags, urb->transfer_flags);
381                 return -EINVAL;
382         }
383         }
384 #endif
385         /*
386          * Force periodic transfer intervals to be legal values that are
387          * a power of two (so HCDs don't need to).
388          *
389          * FIXME want bus->{intr,iso}_sched_horizon values here.  Each HC
390          * supports different values... this uses EHCI/UHCI defaults (and
391          * EHCI can use smaller non-default values).
392          */
393         switch (temp) {
394         case PIPE_ISOCHRONOUS:
395         case PIPE_INTERRUPT:
396                 /* too small? */
397                 if (urb->interval <= 0)
398                         return -EINVAL;
399                 /* too big? */
400                 switch (dev->speed) {
401                 case USB_SPEED_HIGH:    /* units are microframes */
402                         // NOTE usb handles 2^15
403                         if (urb->interval > (1024 * 8))
404                                 urb->interval = 1024 * 8;
405                         temp = 1024 * 8;
406                         break;
407                 case USB_SPEED_FULL:    /* units are frames/msec */
408                 case USB_SPEED_LOW:
409                         if (temp == PIPE_INTERRUPT) {
410                                 if (urb->interval > 255)
411                                         return -EINVAL;
412                                 // NOTE ohci only handles up to 32
413                                 temp = 128;
414                         } else {
415                                 if (urb->interval > 1024)
416                                         urb->interval = 1024;
417                                 // NOTE usb and ohci handle up to 2^15
418                                 temp = 1024;
419                         }
420                         break;
421                 default:
422                         return -EINVAL;
423                 }
424                 /* power of two? */
425                 while (temp > urb->interval)
426                         temp >>= 1;
427                 urb->interval = temp;
428         }
429
430         return usb_hcd_submit_urb(urb, mem_flags);
431 }
432
433 /*-------------------------------------------------------------------*/
434
435 /**
436  * usb_unlink_urb - abort/cancel a transfer request for an endpoint
437  * @urb: pointer to urb describing a previously submitted request,
438  *      may be NULL
439  *
440  * This routine cancels an in-progress request.  URBs complete only
441  * once per submission, and may be canceled only once per submission.
442  * Successful cancellation means the requests's completion handler will
443  * be called with a status code indicating that the request has been
444  * canceled (rather than any other code) and will quickly be removed
445  * from host controller data structures.
446  *
447  * This request is always asynchronous.
448  * Success is indicated by returning -EINPROGRESS,
449  * at which time the URB will normally have been unlinked but not yet
450  * given back to the device driver.  When it is called, the completion
451  * function will see urb->status == -ECONNRESET.  Failure is indicated
452  * by any other return value.  Unlinking will fail when the URB is not
453  * currently "linked" (i.e., it was never submitted, or it was unlinked
454  * before, or the hardware is already finished with it), even if the
455  * completion handler has not yet run.
456  *
457  * Unlinking and Endpoint Queues:
458  *
459  * Host Controller Drivers (HCDs) place all the URBs for a particular
460  * endpoint in a queue.  Normally the queue advances as the controller
461  * hardware processes each request.  But when an URB terminates with an
462  * error its queue stops, at least until that URB's completion routine
463  * returns.  It is guaranteed that the queue will not restart until all
464  * its unlinked URBs have been fully retired, with their completion
465  * routines run, even if that's not until some time after the original
466  * completion handler returns.  Normally the same behavior and guarantees
467  * apply when an URB terminates because it was unlinked; however if an
468  * URB is unlinked before the hardware has started to execute it, then
469  * its queue is not guaranteed to stop until all the preceding URBs have
470  * completed.
471  *
472  * This means that USB device drivers can safely build deep queues for
473  * large or complex transfers, and clean them up reliably after any sort
474  * of aborted transfer by unlinking all pending URBs at the first fault.
475  *
476  * Note that an URB terminating early because a short packet was received
477  * will count as an error if and only if the URB_SHORT_NOT_OK flag is set.
478  * Also, that all unlinks performed in any URB completion handler must
479  * be asynchronous.
480  *
481  * Queues for isochronous endpoints are treated differently, because they
482  * advance at fixed rates.  Such queues do not stop when an URB is unlinked.
483  * An unlinked URB may leave a gap in the stream of packets.  It is undefined
484  * whether such gaps can be filled in.
485  *
486  * When a control URB terminates with an error, it is likely that the
487  * status stage of the transfer will not take place, even if it is merely
488  * a soft error resulting from a short-packet with URB_SHORT_NOT_OK set.
489  */
490 int usb_unlink_urb(struct urb *urb)
491 {
492         if (!urb)
493                 return -EINVAL;
494         if (!(urb->dev && urb->dev->bus))
495                 return -ENODEV;
496         return usb_hcd_unlink_urb(urb, -ECONNRESET);
497 }
498
499 /**
500  * usb_kill_urb - cancel a transfer request and wait for it to finish
501  * @urb: pointer to URB describing a previously submitted request,
502  *      may be NULL
503  *
504  * This routine cancels an in-progress request.  It is guaranteed that
505  * upon return all completion handlers will have finished and the URB
506  * will be totally idle and available for reuse.  These features make
507  * this an ideal way to stop I/O in a disconnect() callback or close()
508  * function.  If the request has not already finished or been unlinked
509  * the completion handler will see urb->status == -ENOENT.
510  *
511  * While the routine is running, attempts to resubmit the URB will fail
512  * with error -EPERM.  Thus even if the URB's completion handler always
513  * tries to resubmit, it will not succeed and the URB will become idle.
514  *
515  * This routine may not be used in an interrupt context (such as a bottom
516  * half or a completion handler), or when holding a spinlock, or in other
517  * situations where the caller can't schedule().
518  */
519 void usb_kill_urb(struct urb *urb)
520 {
521         might_sleep();
522         if (!(urb && urb->dev && urb->dev->bus))
523                 return;
524         spin_lock_irq(&urb->lock);
525         ++urb->reject;
526         spin_unlock_irq(&urb->lock);
527
528         usb_hcd_unlink_urb(urb, -ENOENT);
529         wait_event(usb_kill_urb_queue, atomic_read(&urb->use_count) == 0);
530
531         spin_lock_irq(&urb->lock);
532         --urb->reject;
533         spin_unlock_irq(&urb->lock);
534 }
535
536 /**
537  * usb_kill_anchored_urbs - cancel transfer requests en masse
538  * @anchor: anchor the requests are bound to
539  *
540  * this allows all outstanding URBs to be killed starting
541  * from the back of the queue
542  */
543 void usb_kill_anchored_urbs(struct usb_anchor *anchor)
544 {
545         struct urb *victim;
546
547         spin_lock_irq(&anchor->lock);
548         while (!list_empty(&anchor->urb_list)) {
549                 victim = list_entry(anchor->urb_list.prev, struct urb, anchor_list);
550                 /* we must make sure the URB isn't freed before we kill it*/
551                 usb_get_urb(victim);
552                 spin_unlock_irq(&anchor->lock);
553                 /* this will unanchor the URB */
554                 usb_kill_urb(victim);
555                 usb_put_urb(victim);
556                 spin_lock_irq(&anchor->lock);
557         }
558         spin_unlock_irq(&anchor->lock);
559 }
560 EXPORT_SYMBOL_GPL(usb_kill_anchored_urbs);
561
562 /**
563  * usb_wait_anchor_empty_timeout - wait for an anchor to be unused
564  * @anchor: the anchor you want to become unused
565  * @timeout: how long you are willing to wait in milliseconds
566  *
567  * Call this is you want to be sure all an anchor's
568  * URBs have finished
569  */
570 int usb_wait_anchor_empty_timeout(struct usb_anchor *anchor,
571                                   unsigned int timeout)
572 {
573         return wait_event_timeout(anchor->wait, list_empty(&anchor->urb_list),
574                                   msecs_to_jiffies(timeout));
575 }
576 EXPORT_SYMBOL_GPL(usb_wait_anchor_empty_timeout);
577
578 EXPORT_SYMBOL(usb_init_urb);
579 EXPORT_SYMBOL(usb_alloc_urb);
580 EXPORT_SYMBOL(usb_free_urb);
581 EXPORT_SYMBOL(usb_get_urb);
582 EXPORT_SYMBOL(usb_submit_urb);
583 EXPORT_SYMBOL(usb_unlink_urb);
584 EXPORT_SYMBOL(usb_kill_urb);