ARM: dma-mapping: Introduce __atomic_get_pages() for __iommu_get_pages()
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / 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 *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1165             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1166 {
1167         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1168         struct page **pages;
1169         void *addr = NULL;
1170
1171         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1172         size = PAGE_ALIGN(size);
1173
1174         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1175         if (!pages)
1176                 return NULL;
1177
1178         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1179         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1180                 goto err_buffer;
1181
1182         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1183                 return pages;
1184
1185         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1186                                    __builtin_return_address(0));
1187         if (!addr)
1188                 goto err_mapping;
1189
1190         return addr;
1191
1192 err_mapping:
1193         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1194 err_buffer:
1195         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1196         return NULL;
1197 }
1198
1199 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1200                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1201                     struct dma_attrs *attrs)
1202 {
1203         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1204         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1205         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1206
1207         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1208
1209         if (!pages)
1210                 return -ENXIO;
1211
1212         do {
1213                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1214                 if (ret) {
1215                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1216                         return ret;
1217                 }
1218                 uaddr += PAGE_SIZE;
1219                 usize -= PAGE_SIZE;
1220         } while (usize > 0);
1221
1222         return 0;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * free a page as defined by the above mapping.
1227  * Must not be called with IRQs disabled.
1228  */
1229 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1230                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1231 {
1232         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1233         size = PAGE_ALIGN(size);
1234
1235         if (!pages) {
1236                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1237                 return;
1238         }
1239
1240         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1241                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1242                 vunmap(cpu_addr);
1243         }
1244
1245         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1246         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1247 }
1248
1249 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1250                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1251                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1252 {
1253         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1254         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1255
1256         if (!pages)
1257                 return -ENXIO;
1258
1259         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1260                                          GFP_KERNEL);
1261 }
1262
1263 /*
1264  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1265  */
1266 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1267                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1268                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1269 {
1270         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1271         dma_addr_t iova, iova_base;
1272         int ret = 0;
1273         unsigned int count;
1274         struct scatterlist *s;
1275
1276         size = PAGE_ALIGN(size);
1277         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1278
1279         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1280         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1281                 return -ENOMEM;
1282
1283         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1284                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1285                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1286
1287                 if (!arch_is_coherent() &&
1288                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1289                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1290
1291                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1292                 if (ret < 0)
1293                         goto fail;
1294                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1295                 iova += len;
1296         }
1297         *handle = iova_base;
1298
1299         return 0;
1300 fail:
1301         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1302         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1303         return ret;
1304 }
1305
1306 /**
1307  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1308  * @dev: valid struct device pointer
1309  * @sg: list of buffers
1310  * @nents: number of buffers to map
1311  * @dir: DMA transfer direction
1312  *
1313  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1314  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1315  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1316  * sg_dma_{address,length}.
1317  */
1318 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1319                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1320 {
1321         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1322         int i, count = 0;
1323         unsigned int offset = s->offset;
1324         unsigned int size = s->offset + s->length;
1325         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1326
1327         for (i = 1; i < nents; i++) {
1328                 s = sg_next(s);
1329
1330                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1331                 s->dma_length = 0;
1332
1333                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1334                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1335                             dir, attrs) < 0)
1336                                 goto bad_mapping;
1337
1338                         dma->dma_address += offset;
1339                         dma->dma_length = size - offset;
1340
1341                         size = offset = s->offset;
1342                         start = s;
1343                         dma = sg_next(dma);
1344                         count += 1;
1345                 }
1346                 size += s->length;
1347         }
1348         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs) < 0)
1349                 goto bad_mapping;
1350
1351         dma->dma_address += offset;
1352         dma->dma_length = size - offset;
1353
1354         return count+1;
1355
1356 bad_mapping:
1357         for_each_sg(sg, s, count, i)
1358                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1359         return 0;
1360 }
1361
1362 /**
1363  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1364  * @dev: valid struct device pointer
1365  * @sg: list of buffers
1366  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1367  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1368  *
1369  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1370  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1371  */
1372 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1373                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1374 {
1375         struct scatterlist *s;
1376         int i;
1377
1378         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1379                 if (sg_dma_len(s))
1380                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1381                                                sg_dma_len(s));
1382                 if (!arch_is_coherent() &&
1383                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1384                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1385                                               s->length, dir);
1386         }
1387 }
1388
1389 /**
1390  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1391  * @dev: valid struct device pointer
1392  * @sg: list of buffers
1393  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1394  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1395  */
1396 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1397                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1398 {
1399         struct scatterlist *s;
1400         int i;
1401
1402         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1403                 if (!arch_is_coherent())
1404                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1405
1406 }
1407
1408 /**
1409  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1410  * @dev: valid struct device pointer
1411  * @sg: list of buffers
1412  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1413  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1414  */
1415 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1416                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1417 {
1418         struct scatterlist *s;
1419         int i;
1420
1421         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1422                 if (!arch_is_coherent())
1423                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1424 }
1425
1426
1427 /**
1428  * arm_iommu_map_page
1429  * @dev: valid struct device pointer
1430  * @page: page that buffer resides in
1431  * @offset: offset into page for start of buffer
1432  * @size: size of buffer to map
1433  * @dir: DMA transfer direction
1434  *
1435  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1436  */
1437 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1438              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1439              struct dma_attrs *attrs)
1440 {
1441         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1442         dma_addr_t dma_addr;
1443         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1444
1445         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1446                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1447
1448         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1449         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1450                 return dma_addr;
1451
1452         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1453         if (ret < 0)
1454                 goto fail;
1455
1456         return dma_addr + offset;
1457 fail:
1458         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1459         return DMA_ERROR_CODE;
1460 }
1461
1462 /**
1463  * arm_iommu_unmap_page
1464  * @dev: valid struct device pointer
1465  * @handle: DMA address of buffer
1466  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1467  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1468  *
1469  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1470  */
1471 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1472                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1473                 struct dma_attrs *attrs)
1474 {
1475         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1476         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1477         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1478         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1479         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1480
1481         if (!iova)
1482                 return;
1483
1484         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1485                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1486
1487         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1488         __free_iova(mapping, iova, len);
1489 }
1490
1491 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1492                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1493 {
1494         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1495         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1496         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1497         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1498
1499         if (!iova)
1500                 return;
1501
1502         if (!arch_is_coherent())
1503                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1504 }
1505
1506 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1507                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1508 {
1509         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1510         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1511         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1512         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1513
1514         if (!iova)
1515                 return;
1516
1517         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1518 }
1519
1520 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1521         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1522         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1523         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1524         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1525
1526         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1527         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1528         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1529         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1530
1531         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1532         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1533         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1534         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1535 };
1536
1537 /**
1538  * arm_iommu_create_mapping
1539  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1540  * @base: start address of the valid IO address space
1541  * @size: size of the valid IO address space
1542  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1543  *
1544  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1545  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1546  * mapping with IOMMU aware functions.
1547  *
1548  * The client device need to be attached to the mapping with
1549  * arm_iommu_attach_device function.
1550  */
1551 struct dma_iommu_mapping *
1552 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1553                          int order)
1554 {
1555         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1556         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1557         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1558         int err = -ENOMEM;
1559
1560         if (!count)
1561                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1562
1563         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1564         if (!mapping)
1565                 goto err;
1566
1567         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1568         if (!mapping->bitmap)
1569                 goto err2;
1570
1571         mapping->base = base;
1572         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1573         mapping->order = order;
1574         spin_lock_init(&mapping->lock);
1575
1576         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1577         if (!mapping->domain)
1578                 goto err3;
1579
1580         kref_init(&mapping->kref);
1581         return mapping;
1582 err3:
1583         kfree(mapping->bitmap);
1584 err2:
1585         kfree(mapping);
1586 err:
1587         return ERR_PTR(err);
1588 }
1589
1590 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1591 {
1592         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1593                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1594
1595         iommu_domain_free(mapping->domain);
1596         kfree(mapping->bitmap);
1597         kfree(mapping);
1598 }
1599
1600 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1601 {
1602         if (mapping)
1603                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1604 }
1605
1606 /**
1607  * arm_iommu_attach_device
1608  * @dev: valid struct device pointer
1609  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1610  *      arm_iommu_create_mapping)
1611  *
1612  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1613  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1614  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1615  * the same io address space mapping.
1616  */
1617 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1618                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1619 {
1620         int err;
1621
1622         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1623         if (err)
1624                 return err;
1625
1626         kref_get(&mapping->kref);
1627         dev->archdata.mapping = mapping;
1628         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1629
1630         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1631         return 0;
1632 }
1633
1634 #endif