arch/arm/mm/dma-mapping.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  *  DMA uncached mapping support.
  11  */
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/gfp.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/list.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/device.h>
  19 #include <linux/dma-mapping.h>
  20 #include <linux/dma-contiguous.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/memblock.h>
  23 #include <linux/slab.h>
  24 #include <linux/iommu.h>
  25 #include <linux/io.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/sizes.h>
  28
  29 #include <asm/memory.h>
  30 #include <asm/highmem.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33 #include <asm/mach/arch.h>
  34 #include <asm/dma-iommu.h>
  35 #include <asm/mach/map.h>
  36 #include <asm/system_info.h>
  37 #include <asm/dma-contiguous.h>
  38
  39 #include "mm.h"
  40
  41 /*
  42  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
  43  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
  44  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
  45  * represent the transitions between these two ownership states.
  46  *
  47  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
  48  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
  49  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
  50  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
  51  *
  52  */
  53 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
  54                 size_t, enum dma_data_direction);
  55 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
  56                 size_t, enum dma_data_direction);
  57
  58 /**
  59  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
  60  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  61  * @page: page that buffer resides in
  62  * @offset: offset into page for start of buffer
  63  * @size: size of buffer to map
  64  * @dir: DMA transfer direction
  65  *
  66  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
  67  * or written back.
  68  *
  69  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
  70  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
  71  */
  72 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
  73              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
  74              struct dma_attrs *attrs)
  75 {
  76         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
  77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
  78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
  79 }
  80
  81 /**
  82  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
  83  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  84  * @handle: DMA address of buffer
  85  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
  86  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
  87  *
  88  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
  89  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
  90  * All other usages are undefined.
  91  *
  92  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
  93  * whatever the device wrote there.
  94  */
  95 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
  96                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
  97                 struct dma_attrs *attrs)
  98 {
  99         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
 100                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 101                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 102 }
 103
 104 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 105                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 106 {
 107         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 108         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 109         if (!arch_is_coherent())
 110                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 111 }
 112
 113 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 114                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 115 {
 116         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 117         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 118         if (!arch_is_coherent())
 119                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 120 }
 121
 122 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
 123
 124 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 125         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 126         .free                   = arm_dma_free,
 127         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 128         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 129         .map_page               = arm_dma_map_page,
 130         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 131         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 132         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 133         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 134         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 135         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 136         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 137         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
 138 };
 139 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 140
 141 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 142 {
 143         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
 144
 145         if (dev) {
 146                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 147
 148                 /*
 149                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 150                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 151                  */
 152                 if (mask == 0) {
 153                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 154                         return 0;
 155                 }
 156
 157                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
 158                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
 159                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
 160                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
 161                         return 0;
 162                 }
 163         }
 164
 165         return mask;
 166 }
 167
 168 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
 169 {
 170         void *ptr;
 171         /*
 172          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 173          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 174          */
 175         ptr = page_address(page);
 176         if (ptr) {
 177                 memset(ptr, 0, size);
 178                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 179                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 180         }
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 185  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 186  */
 187 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 188 {
 189         unsigned long order = get_order(size);
 190         struct page *page, *p, *e;
 191
 192         page = alloc_pages(gfp, order);
 193         if (!page)
 194                 return NULL;
 195
 196         /*
 197          * Now split the huge page and free the excess pages
 198          */
 199         split_page(page, order);
 200         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 201                 __free_page(p);
 202
 203         __dma_clear_buffer(page, size);
 204
 205         return page;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 210  */
 211 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 212 {
 213         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 214
 215         while (page < e) {
 216                 __free_page(page);
 217                 page++;
 218         }
 219 }
 220
 221 #ifdef CONFIG_MMU
 222 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 223 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
 224 #endif
 225
 226 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 227                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
 228
 229 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 230                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 231                                  const void *caller);
 232
 233 static void *
 234 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 235         const void *caller)
 236 {
 237         struct vm_struct *area;
 238         unsigned long addr;
 239
 240         /*
 241          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 242          * set VM_USERMAP flags too.
 243          */
 244         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 245                                   caller);
 246         if (!area)
 247                 return NULL;
 248         addr = (unsigned long)area->addr;
 249         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 250
 251         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
 252                 vunmap((void *)addr);
 253                 return NULL;
 254         }
 255         return (void *)addr;
 256 }
 257
 258 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 259 {
 260         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
 261         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
 262         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
 263                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
 264                 return;
 265         }
 266         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
 267         vunmap(cpu_addr);
 268 }
 269
 270 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
 271
 272 struct dma_pool {
 273         size_t size;
 274         spinlock_t lock;
 275         unsigned long *bitmap;
 276         unsigned long nr_pages;
 277         void *vaddr;
 278         struct page **pages;
 279 };
 280
 281 static struct dma_pool atomic_pool = {
 282         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
 283 };
 284
 285 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 286 {
 287         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
 288         return 0;
 289 }
 290 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 291
 292 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
 293 {
 294         /*
 295          * Catch any attempt to set the pool size too late.
 296          */
 297         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
 298
 299         /*
 300          * Set architecture specific coherent pool size only if
 301          * it has not been changed by kernel command line parameter.
 302          */
 303         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
 304                 atomic_pool.size = size;
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 309  */
 310 static int __init atomic_pool_init(void)
 311 {
 312         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 313         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
 314         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
 315         unsigned long *bitmap;
 316         struct page *page;
 317         struct page **pages;
 318         void *ptr;
 319         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
 320
 321         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
 322         if (!bitmap)
 323                 goto no_bitmap;
 324
 325         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 326         if (!pages)
 327                 goto no_pages;
 328
 329         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 330                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
 331         else
 332                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
 333                                            &page, NULL);
 334         if (ptr) {
 335                 int i;
 336
 337                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
 338                         pages[i] = page + i;
 339
 340                 spin_lock_init(&pool->lock);
 341                 pool->vaddr = ptr;
 342                 pool->pages = pages;
 343                 pool->bitmap = bitmap;
 344                 pool->nr_pages = nr_pages;
 345                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 346                        (unsigned)pool->size / 1024);
 347                 return 0;
 348         }
 349 no_pages:
 350         kfree(bitmap);
 351 no_bitmap:
 352         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 353                (unsigned)pool->size / 1024);
 354         return -ENOMEM;
 355 }
 356 /*
 357  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 358  */
 359 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 360
 361 struct dma_contig_early_reserve {
 362         phys_addr_t base;
 363         unsigned long size;
 364 };
 365
 366 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 367
 368 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 369
 370 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 371 {
 372         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 373         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 374         dma_mmu_remap_num++;
 375 }
 376
 377 void __init dma_contiguous_remap(void)
 378 {
 379         int i;
 380         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 381                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 382                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 383                 struct map_desc map;
 384                 unsigned long addr;
 385
 386                 if (end > arm_lowmem_limit)
 387                         end = arm_lowmem_limit;
 388                 if (start >= end)
 389                         continue;
 390
 391                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 392                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 393                 map.length = end - start;
 394                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 395
 396                 /*
 397                  * Clear previous low-memory mapping
 398                  */
 399                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 400                      addr += PMD_SIZE)
 401                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 402
 403                 iotable_init(&map, 1);
 404         }
 405 }
 406
 407 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 408                             void *data)
 409 {
 410         struct page *page = virt_to_page(addr);
 411         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 412
 413         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 418 {
 419         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 420         unsigned end = start + size;
 421
 422         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 423         dsb();
 424         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 425 }
 426
 427 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 428                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 429                                  const void *caller)
 430 {
 431         struct page *page;
 432         void *ptr;
 433         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 434         if (!page)
 435                 return NULL;
 436
 437         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 438         if (!ptr) {
 439                 __dma_free_buffer(page, size);
 440                 return NULL;
 441         }
 442
 443         *ret_page = page;
 444         return ptr;
 445 }
 446
 447 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 448 {
 449         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 450         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 451         unsigned int pageno;
 452         unsigned long flags;
 453         void *ptr = NULL;
 454         unsigned long align_mask;
 455
 456         if (!pool->vaddr) {
 457                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 458                 return NULL;
 459         }
 460
 461         /*
 462          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
 463          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
 464          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
 465          */
 466         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
 467
 468         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 469         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
 470                                             0, count, align_mask);
 471         if (pageno < pool->nr_pages) {
 472                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
 473                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
 474                 *ret_page = pool->pages[pageno];
 475         } else {
 476                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
 477                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
 478                             (unsigned)pool->size / 1024);
 479         }
 480         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 481
 482         return ptr;
 483 }
 484
 485 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
 486 {
 487         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 488         void *end = start + size;
 489         void *pool_start = pool->vaddr;
 490         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
 491
 492         if (start < pool_start || start > pool_end)
 493                 return false;
 494
 495         if (end <= pool_end)
 496                 return true;
 497
 498         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
 499              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
 500
 501         return false;
 502 }
 503
 504 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 505 {
 506         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 507         unsigned long pageno, count;
 508         unsigned long flags;
 509
 510         if (!__in_atomic_pool(start, size))
 511                 return 0;
 512
 513         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 514         count = size >> PAGE_SHIFT;
 515
 516         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 517         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
 518         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 519
 520         return 1;
 521 }
 522
 523 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 524                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 525 {
 526         unsigned long order = get_order(size);
 527         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 528         struct page *page;
 529
 530         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 531         if (!page)
 532                 return NULL;
 533
 534         __dma_clear_buffer(page, size);
 535         __dma_remap(page, size, prot);
 536
 537         *ret_page = page;
 538         return page_address(page);
 539 }
 540
 541 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 542                                    size_t size)
 543 {
 544         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 545         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 546 }
 547
 548 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 549 {
 550         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 551                             pgprot_writecombine(prot) :
 552                             pgprot_dmacoherent(prot);
 553         return prot;
 554 }
 555
 556 #define nommu() 0
 557
 558 #else   /* !CONFIG_MMU */
 559
 560 #define nommu() 1
 561
 562 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 563 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 564 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 565 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 566 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 567 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 568 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 569
 570 #endif  /* CONFIG_MMU */
 571
 572 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 573                                    struct page **ret_page)
 574 {
 575         struct page *page;
 576         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 577         if (!page)
 578                 return NULL;
 579
 580         *ret_page = page;
 581         return page_address(page);
 582 }
 583
 584
 585
 586 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 587                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 588 {
 589         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 590         struct page *page;
 591         void *addr;
 592
 593 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 594         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 595         if (limit && size >= limit) {
 596                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 597                         size, mask);
 598                 return NULL;
 599         }
 600 #endif
 601
 602         if (!mask)
 603                 return NULL;
 604
 605         if (mask < 0xffffffffULL)
 606                 gfp |= GFP_DMA;
 607
 608         /*
 609          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 610          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 611          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 612          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 613          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 614          */
 615         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 616
 617         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 618         size = PAGE_ALIGN(size);
 619
 620         if (arch_is_coherent() || nommu())
 621                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 622         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 623                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
 624         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 625                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 626         else
 627                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 628
 629         if (addr)
 630                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 631
 632         return addr;
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 637  * virtual and bus address for that space.
 638  */
 639 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 640                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 641 {
 642         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 643         void *memory;
 644
 645         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 646                 return memory;
 647
 648         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 649                            __builtin_return_address(0));
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 654  */
 655 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 656                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 657                  struct dma_attrs *attrs)
 658 {
 659         int ret = -ENXIO;
 660 #ifdef CONFIG_MMU
 661         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 662         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 663         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 664         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 665
 666         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 667
 668         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 669                 return ret;
 670
 671         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 672                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 673                                       pfn + off,
 674                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 675                                       vma->vm_page_prot);
 676         }
 677 #endif  /* CONFIG_MMU */
 678
 679         return ret;
 680 }
 681
 682 /*
 683  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 684  */
 685 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 686                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 687 {
 688         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 689
 690         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 691                 return;
 692
 693         size = PAGE_ALIGN(size);
 694
 695         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 696                 __dma_free_buffer(page, size);
 697         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 698                 return;
 699         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 700                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 701                 __dma_free_buffer(page, size);
 702         } else {
 703                 /*
 704                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 705                  */
 706                 WARN_ON(irqs_disabled());
 707                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 708         }
 709 }
 710
 711 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
 712                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 713                  struct dma_attrs *attrs)
 714 {
 715         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 716         int ret;
 717
 718         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
 719         if (unlikely(ret))
 720                 return ret;
 721
 722         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
 723         return 0;
 724 }
 725
 726 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 727         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 728         void (*op)(const void *, size_t, int))
 729 {
 730         /*
 731          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 732          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 733          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 734          * optimized out.
 735          */
 736         size_t left = size;
 737         do {
 738                 size_t len = left;
 739                 void *vaddr;
 740
 741                 if (PageHighMem(page)) {
 742                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
 743                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
 744                                         page += offset / PAGE_SIZE;
 745                                         offset %= PAGE_SIZE;
 746                                 }
 747                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 748                         }
 749                         vaddr = kmap_high_get(page);
 750                         if (vaddr) {
 751                                 vaddr += offset;
 752                                 op(vaddr, len, dir);
 753                                 kunmap_high(page);
 754                         } else if (cache_is_vipt()) {
 755                                 /* unmapped pages might still be cached */
 756                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 757                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 758                                 kunmap_atomic(vaddr);
 759                         }
 760                 } else {
 761                         vaddr = page_address(page) + offset;
 762                         op(vaddr, len, dir);
 763                 }
 764                 offset = 0;
 765                 page++;
 766                 left -= len;
 767         } while (left);
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Make an area consistent for devices.
 772  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 773  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 774  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 775  */
 776 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 777         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 778 {
 779         unsigned long paddr;
 780
 781         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 782
 783         paddr = page_to_phys(page) + off;
 784         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 785                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 786         } else {
 787                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 788         }
 789         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 790 }
 791
 792 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 793         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 794 {
 795         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 796
 797         /* FIXME: non-speculating: not required */
 798         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 799         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 800                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 801
 802         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 803
 804         /*
 805          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
 806          */
 807         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
 808                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 809 }
 810
 811 /**
 812  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 813  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 814  * @sg: list of buffers
 815  * @nents: number of buffers to map
 816  * @dir: DMA transfer direction
 817  *
 818  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 819  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 820  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 821  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 822  * sg_dma_{address,length}.
 823  *
 824  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 825  * here.
 826  */
 827 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 828                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 829 {
 830         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 831         struct scatterlist *s;
 832         int i, j;
 833
 834         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 835 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 836                 s->dma_length = s->length;
 837 #endif
 838                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 839                                                 s->length, dir, attrs);
 840                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 841                         goto bad_mapping;
 842         }
 843         return nents;
 844
 845  bad_mapping:
 846         for_each_sg(sg, s, i, j)
 847                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 848         return 0;
 849 }
 850
 851 /**
 852  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 853  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 854  * @sg: list of buffers
 855  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 856  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 857  *
 858  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 859  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 860  */
 861 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 862                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 863 {
 864         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 865         struct scatterlist *s;
 866
 867         int i;
 868
 869         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 870                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 871 }
 872
 873 /**
 874  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 875  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 876  * @sg: list of buffers
 877  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 878  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 879  */
 880 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 881                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 882 {
 883         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 884         struct scatterlist *s;
 885         int i;
 886
 887         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 888                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 889                                          dir);
 890 }
 891
 892 /**
 893  * arm_dma_sync_sg_for_device
 894  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 895  * @sg: list of buffers
 896  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 897  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 898  */
 899 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 900                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 901 {
 902         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 903         struct scatterlist *s;
 904         int i;
 905
 906         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 907                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 908                                             dir);
 909 }
 910
 911 /*
 912  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 913  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 914  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 915  * to this function.
 916  */
 917 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 918 {
 919         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 920                 return 0;
 921         return 1;
 922 }
 923 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 924
 925 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 926 {
 927         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 928                 return -EIO;
 929
 930         *dev->dma_mask = dma_mask;
 931
 932         return 0;
 933 }
 934
 935 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
 936
 937 static int __init dma_debug_do_init(void)
 938 {
 939         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
 940         return 0;
 941 }
 942 fs_initcall(dma_debug_do_init);
 943
 944 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
 945
 946 /* IOMMU */
 947
 948 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 949                                       size_t size)
 950 {
 951         unsigned int order = get_order(size);
 952         unsigned int align = 0;
 953         unsigned int count, start;
 954         unsigned long flags;
 955
 956         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
 957                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 958
 959         if (order > mapping->order)
 960                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
 961
 962         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 963         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
 964                                            count, align);
 965         if (start > mapping->bits) {
 966                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 967                 return DMA_ERROR_CODE;
 968         }
 969
 970         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
 971         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 972
 973         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
 974 }
 975
 976 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 977                                dma_addr_t addr, size_t size)
 978 {
 979         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
 980                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
 981         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
 982                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 983         unsigned long flags;
 984
 985         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 986         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
 987         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 988 }
 989
 990 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 991 {
 992         struct page **pages;
 993         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 994         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 995         int i = 0;
 996
 997         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 998                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
 999         else
1000                 pages = vzalloc(array_size);
1001         if (!pages)
1002                 return NULL;
1003
1004         while (count) {
1005                 int j, order = __fls(count);
1006
1007                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1008                 while (!pages[i] && order)
1009                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1010                 if (!pages[i])
1011                         goto error;
1012
1013                 if (order)
1014                         split_page(pages[i], order);
1015                 j = 1 << order;
1016                 while (--j)
1017                         pages[i + j] = pages[i] + j;
1018
1019                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1020                 i += 1 << order;
1021                 count -= 1 << order;
1022         }
1023
1024         return pages;
1025 error:
1026         while (i--)
1027                 if (pages[i])
1028                         __free_pages(pages[i], 0);
1029         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1030                 kfree(pages);
1031         else
1032                 vfree(pages);
1033         return NULL;
1034 }
1035
1036 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1037 {
1038         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1039         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1040         int i;
1041         for (i = 0; i < count; i++)
1042                 if (pages[i])
1043                         __free_pages(pages[i], 0);
1044         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1045                 kfree(pages);
1046         else
1047                 vfree(pages);
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Create a CPU mapping for a specified pages
1053  */
1054 static void *
1055 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1056                     const void *caller)
1057 {
1058         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1059         struct vm_struct *area;
1060         unsigned long p;
1061
1062         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1063                                   caller);
1064         if (!area)
1065                 return NULL;
1066
1067         area->pages = pages;
1068         area->nr_pages = nr_pages;
1069         p = (unsigned long)area->addr;
1070
1071         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1072                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1073                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1074                         goto err;
1075                 p += PAGE_SIZE;
1076         }
1077         return area->addr;
1078 err:
1079         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1080         vunmap(area->addr);
1081         return NULL;
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1086  */
1087 static dma_addr_t
1088 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1089 {
1090         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1091         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1092         dma_addr_t dma_addr, iova;
1093         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1094
1095         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1096         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1097                 return dma_addr;
1098
1099         iova = dma_addr;
1100         for (i = 0; i < count; ) {
1101                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1102                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1103                 unsigned int len, j;
1104
1105                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1106                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1107                                 break;
1108
1109                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1110                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1111                 if (ret < 0)
1112                         goto fail;
1113                 iova += len;
1114                 i = j;
1115         }
1116         return dma_addr;
1117 fail:
1118         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1119         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1120         return DMA_ERROR_CODE;
1121 }
1122
1123 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1124 {
1125         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1126
1127         /*
1128          * add optional in-page offset from iova to size and align
1129          * result to page size
1130          */
1131         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1132         iova &= PAGE_MASK;
1133
1134         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1135         __free_iova(mapping, iova, size);
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1140 {
1141         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1142         struct page **pages = pool->pages;
1143         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1144
1145         return pages + offs;
1146 }
1147
1148 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1149 {
1150         struct vm_struct *area;
1151
1152         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1153                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1154
1155         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1156                 return cpu_addr;
1157
1158         area = find_vm_area(cpu_addr);
1159         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1160                 return area->pages;
1161         return NULL;
1162 }
1163
1164 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1165                                   dma_addr_t *handle)
1166 {
1167         struct page *page;
1168         void *addr;
1169
1170         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1171         if (!addr)
1172                 return NULL;
1173
1174         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1175         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1176                 goto err_mapping;
1177
1178         return addr;
1179
1180 err_mapping:
1181         __free_from_pool(addr, size);
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1186                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1187 {
1188         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1189         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1190 }
1191
1192 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1193             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1194 {
1195         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1196         struct page **pages;
1197         void *addr = NULL;
1198
1199         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1200         size = PAGE_ALIGN(size);
1201
1202         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1203                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1204
1205         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1206         if (!pages)
1207                 return NULL;
1208
1209         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1210         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1211                 goto err_buffer;
1212
1213         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1214                 return pages;
1215
1216         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1217                                    __builtin_return_address(0));
1218         if (!addr)
1219                 goto err_mapping;
1220
1221         return addr;
1222
1223 err_mapping:
1224         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1225 err_buffer:
1226         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1227         return NULL;
1228 }
1229
1230 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1231                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1232                     struct dma_attrs *attrs)
1233 {
1234         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1235         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1236         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1237
1238         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1239
1240         if (!pages)
1241                 return -ENXIO;
1242
1243         do {
1244                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1245                 if (ret) {
1246                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1247                         return ret;
1248                 }
1249                 uaddr += PAGE_SIZE;
1250                 usize -= PAGE_SIZE;
1251         } while (usize > 0);
1252
1253         return 0;
1254 }
1255
1256 /*
1257  * free a page as defined by the above mapping.
1258  * Must not be called with IRQs disabled.
1259  */
1260 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1261                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1262 {
1263         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1264         size = PAGE_ALIGN(size);
1265
1266         if (!pages) {
1267                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1268                 return;
1269         }
1270
1271         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1272                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1273                 return;
1274         }
1275
1276         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1277                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1278                 vunmap(cpu_addr);
1279         }
1280
1281         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1282         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1283 }
1284
1285 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1286                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1287                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1288 {
1289         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1290         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1291
1292         if (!pages)
1293                 return -ENXIO;
1294
1295         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1296                                          GFP_KERNEL);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1301  */
1302 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1303                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1304                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1305 {
1306         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1307         dma_addr_t iova, iova_base;
1308         int ret = 0;
1309         unsigned int count;
1310         struct scatterlist *s;
1311
1312         size = PAGE_ALIGN(size);
1313         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1314
1315         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1316         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1317                 return -ENOMEM;
1318
1319         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1320                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1321                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1322
1323                 if (!arch_is_coherent() &&
1324                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1325                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1326
1327                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1328                 if (ret < 0)
1329                         goto fail;
1330                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1331                 iova += len;
1332         }
1333         *handle = iova_base;
1334
1335         return 0;
1336 fail:
1337         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1338         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1339         return ret;
1340 }
1341
1342 /**
1343  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1344  * @dev: valid struct device pointer
1345  * @sg: list of buffers
1346  * @nents: number of buffers to map
1347  * @dir: DMA transfer direction
1348  *
1349  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1350  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1351  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1352  * sg_dma_{address,length}.
1353  */
1354 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1355                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1356 {
1357         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1358         int i, count = 0;
1359         unsigned int offset = s->offset;
1360         unsigned int size = s->offset + s->length;
1361         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1362
1363         for (i = 1; i < nents; i++) {
1364                 s = sg_next(s);
1365
1366                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1367                 s->dma_length = 0;
1368
1369                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1370                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1371                             dir, attrs) < 0)
1372                                 goto bad_mapping;
1373
1374                         dma->dma_address += offset;
1375                         dma->dma_length = size - offset;
1376
1377                         size = offset = s->offset;
1378                         start = s;
1379                         dma = sg_next(dma);
1380                         count += 1;
1381                 }
1382                 size += s->length;
1383         }
1384         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs) < 0)
1385                 goto bad_mapping;
1386
1387         dma->dma_address += offset;
1388         dma->dma_length = size - offset;
1389
1390         return count+1;
1391
1392 bad_mapping:
1393         for_each_sg(sg, s, count, i)
1394                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1395         return 0;
1396 }
1397
1398 /**
1399  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1400  * @dev: valid struct device pointer
1401  * @sg: list of buffers
1402  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1403  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1404  *
1405  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1406  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1407  */
1408 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1409                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1410 {
1411         struct scatterlist *s;
1412         int i;
1413
1414         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1415                 if (sg_dma_len(s))
1416                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1417                                                sg_dma_len(s));
1418                 if (!arch_is_coherent() &&
1419                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1420                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1421                                               s->length, dir);
1422         }
1423 }
1424
1425 /**
1426  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1427  * @dev: valid struct device pointer
1428  * @sg: list of buffers
1429  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1430  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1431  */
1432 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1433                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1434 {
1435         struct scatterlist *s;
1436         int i;
1437
1438         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1439                 if (!arch_is_coherent())
1440                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1441
1442 }
1443
1444 /**
1445  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1446  * @dev: valid struct device pointer
1447  * @sg: list of buffers
1448  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1449  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1450  */
1451 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1452                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1453 {
1454         struct scatterlist *s;
1455         int i;
1456
1457         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1458                 if (!arch_is_coherent())
1459                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1460 }
1461
1462
1463 /**
1464  * arm_iommu_map_page
1465  * @dev: valid struct device pointer
1466  * @page: page that buffer resides in
1467  * @offset: offset into page for start of buffer
1468  * @size: size of buffer to map
1469  * @dir: DMA transfer direction
1470  *
1471  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1472  */
1473 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1474              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1475              struct dma_attrs *attrs)
1476 {
1477         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1478         dma_addr_t dma_addr;
1479         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1480
1481         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1482                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1483
1484         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1485         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1486                 return dma_addr;
1487
1488         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1489         if (ret < 0)
1490                 goto fail;
1491
1492         return dma_addr + offset;
1493 fail:
1494         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1495         return DMA_ERROR_CODE;
1496 }
1497
1498 /**
1499  * arm_iommu_unmap_page
1500  * @dev: valid struct device pointer
1501  * @handle: DMA address of buffer
1502  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1503  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1504  *
1505  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1506  */
1507 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1508                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1509                 struct dma_attrs *attrs)
1510 {
1511         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1512         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1513         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1514         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1515         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1516
1517         if (!iova)
1518                 return;
1519
1520         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1521                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1522
1523         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1524         __free_iova(mapping, iova, len);
1525 }
1526
1527 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1528                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1529 {
1530         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1531         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1532         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1533         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1534
1535         if (!iova)
1536                 return;
1537
1538         if (!arch_is_coherent())
1539                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1540 }
1541
1542 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1543                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1544 {
1545         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1546         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1547         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1548         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1549
1550         if (!iova)
1551                 return;
1552
1553         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1554 }
1555
1556 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1557         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1558         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1559         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1560         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1561
1562         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1563         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1564         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1565         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1566
1567         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1568         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1569         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1570         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1571 };
1572
1573 /**
1574  * arm_iommu_create_mapping
1575  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1576  * @base: start address of the valid IO address space
1577  * @size: size of the valid IO address space
1578  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1579  *
1580  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1581  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1582  * mapping with IOMMU aware functions.
1583  *
1584  * The client device need to be attached to the mapping with
1585  * arm_iommu_attach_device function.
1586  */
1587 struct dma_iommu_mapping *
1588 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1589                          int order)
1590 {
1591         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1592         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1593         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1594         int err = -ENOMEM;
1595
1596         if (!count)
1597                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1598
1599         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1600         if (!mapping)
1601                 goto err;
1602
1603         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1604         if (!mapping->bitmap)
1605                 goto err2;
1606
1607         mapping->base = base;
1608         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1609         mapping->order = order;
1610         spin_lock_init(&mapping->lock);
1611
1612         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1613         if (!mapping->domain)
1614                 goto err3;
1615
1616         kref_init(&mapping->kref);
1617         return mapping;
1618 err3:
1619         kfree(mapping->bitmap);
1620 err2:
1621         kfree(mapping);
1622 err:
1623         return ERR_PTR(err);
1624 }
1625
1626 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1627 {
1628         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1629                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1630
1631         iommu_domain_free(mapping->domain);
1632         kfree(mapping->bitmap);
1633         kfree(mapping);
1634 }
1635
1636 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1637 {
1638         if (mapping)
1639                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1640 }
1641
1642 /**
1643  * arm_iommu_attach_device
1644  * @dev: valid struct device pointer
1645  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1646  *      arm_iommu_create_mapping)
1647  *
1648  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1649  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1650  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1651  * the same io address space mapping.
1652  */
1653 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1654                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1655 {
1656         int err;
1657
1658         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1659         if (err)
1660                 return err;
1661
1662         kref_get(&mapping->kref);
1663         dev->archdata.mapping = mapping;
1664         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1665
1666         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1667         return 0;
1668 }
1669
1670 #endif